实验室冲击波模拟恒星爆炸后天体物理粒子的加速度

计算机仿真实验揭示了彼此远离的两个冲击波中磁场的湍流结构.

当恒星爆炸成超新星时，它们将在周围的等离子体中产生冲击波. 这些冲击波非常强大，甚至可以充当粒子: 以接近光速的速度将粒子喷射到宇宙中. 但是，如何完成此过程仍然是一个谜. 根据美国“物理组织”网站6月8日的消息，科学家们通过创建简化版的冲击实验室，创造了一种新的方法来研究天体物理冲击波的内部工作机制. 他们发现，天体物理冲击波将在微观尺度上逐渐形成湍流，湍流会将这些电子踢成冲击波冲击波物理，然后将其提升到令人难以置信的速度.

超新星残留物会产生高强度的电磁场，并允许带电粒子在冲击波中多次来回弹跳，然后最终将其加速到极限速度. 但是，这些粒子必须首先非常快速地移动才能穿透冲击波，并且还没有人确定是什么因素导致了粒子加速. 为了解决这个问题，最直观的方法是研究超新星，并观察它们周围的等离子体状态.

美国能源部SLAC国家实验室的高级科学家Frederico Fiuza介绍了这项研究: “这些引人入胜的物理系统距离它们太远了，无法研究它们. 尽管我们的目的不是在美国制造超新星碎片. 实验室，但我们可以了解更多有关天体物理冲击波的物理机制，并在那里验证数据模型. ”

他们发现，形成冲击波后，确实可以使电子加速到接近光速冲击波物理，并且基于冲击波特性的测量值，电子的最高速率与其预期的加速度一致. 然而，仍不清楚这些电子如何实现如此高速的微观细节. 幸运的是，基于实验数据的数据模型可以帮助揭示一些细微的因素.

研究小组成员兼博士后安娜·格拉西（Anna Grassi）解释说: “即使在实验中，我们也无法观察到粒子获得的能量的细节. 这是模拟实验要做的很多领域. ”数据模型对此问题做出了响应. 解决方案: 冲击波内部的湍流电磁场似乎提高了电子的速度，从而使这些粒子能够逃脱冲击波并再次向后移动以获得更快的速度. 实际上，允许粒子以足够快的速度通过冲击波的机制与允许粒子以天文速度通过冲击波的机制非常相似，但前者仅限于较小的范围.

更一般地说，这些发现可以帮助研究人员超越天文观测的局限性，并更好地利用航天器设备观测太阳系中相对缓和的冲击波. Fiuza评论说: “这项工作为研究实验室中超新星残留物的物理现象开辟了一条崭新的道路. ”

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