
時間:2021-10-16 10:58:00來源:

射擊過程中,在歐米茄激光設備??的目標室內。該設施的實驗提供了對磁場產生的洞察力。
勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory)的科學家使用質子探針直接對電磁場成像,提供了由威伯產生的磁場的證據,該磁場在激光驅動的實驗室實驗中以相反的,最初未磁化的等離子體流生長。
長期以來,宇宙磁場的產生一直吸引著天體物理學家。自從1959年首次描述該現象以來,被稱為Weibel絲化不穩定性的現象(均質或近乎均質的電磁等離子體中存在的等離子體不穩定性)引起了天文學家和等離子體物理學家的巨大理論興趣,認為這是宇宙中產生種子磁場的潛在機制。
然而,幾十年來,直接觀察威貝爾產生的磁場仍然具有挑戰性。在本周發表的《自然物理學》論文中,勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的研究人員首次報告了由Weibel機理產生的發達的定向磁絲,用于逆流,由高功率激光器產生的無碰撞流。
LLNL的物理學家錢寧·亨廷頓說:“與3D粒子模擬和第一原理理論處理的比較證明,在這種流動中產生的磁場是真實且相當有效的?!?/p>
研究小組的發現表明,威貝爾不穩定性會在整個宇宙中產生小范圍的種子磁場,然后可以將其進一步放大到更大的比例,從而創造出在天體物理系統中普遍存在的磁場。此外,威貝爾產生的磁場可能會俘獲等離子體離子,從而產生局部沖擊,從而加速宇宙射線粒子。

使用幾個激光束加熱相對的塑料盤會產生逆流的等離子體流。單獨的一組光束直接使裝有氘氣和氦氣的玻璃囊直接內爆。內爆產生質子爆發,這些質子流過等離子流,并在到達檢測器板之前受到電場和磁場的偏轉,從而有效地記錄了系統中的電場模式。
研究人員使用了由D-3He(氘和氦)膠囊爆破產生的質子,該膠囊以高通量產生單一能量。高質量的數據清楚地揭示了難以捉摸的魏貝爾絲狀失穩,這是一個基本結果,由于該過程的可擴展性,將對天體物理學家的思想產生重大影響。此外,為補充數據而進行的3D模擬利用了高級計算領域中的尖端技術,進一步擴展了這項工作的適用性。這些實驗是在羅切斯特大學激光能量學實驗室的Omega激光實驗室進行的。
亨廷頓說:“眾所周知,宇宙中存在一定范圍的磁場尺度,但是這些場的起源一直是個難以捉摸的問題。”“ Weibel不穩定性長期以來一直被認為是產生這些場的一種機制,但是這項工作提供了迄今為止最令人信服的實驗證據,證明這確實是可能的?!?/p>
該團隊開發了強大的實驗平臺并確認了Weibel細絲的產生,他們設想在OMEGA上進行廣泛的后續實驗,以測試與天體系統相關的條件下的磁場產生(例如,在存在天體的情況下)。預先存在的磁場,可能會改變不穩定性的增長)。他們還已經在LLNL的國家點火設施上開始了一系列實驗,據信,更大,更快的血漿流將產生更高的電場,而Weibel介導的電擊形成將完全成熟。這些實驗將達到以前在實驗室環境下無法實現的條件。
該研究是與來自日本,英國,麻省理工學院,法國普林斯頓,羅切斯特大學和密歇根大學的國際團隊合作進行的。
出版物:C. M. Huntington等,“通過互穿等離子體流中的Weibel不穩定性觀察磁場的產生”,《自然物理學》(2015年);土井:10.1038 / nphys3178
圖片:羅切斯特大學激光能量學實驗室
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