造成宇宙射线的原因是什么?

人们早就观察到,像电子和原子核这样的亚原子粒子在空间中加速到非常高的速度

这种加速的原因还没有确定,但科学家认为等离子体可能会得到答案

等离子体是热的第四种物质形式,是电子与原子核分离的状态

等离子体中的磁场线断裂然后弹回到位,释放出大量的能量

一组研究人员着手研究这种释放能量对太空粒子的影响

美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的研究人员最近使用产生等离子体的激光来创造模仿天体物理行为的条件

他们发现这些激光可以深入了解深空中发生的亚原子粒子的爆发

根据发表在等离子体物理学杂志上的论文,这些发现可以帮助科学家了解宇宙射线,太阳耀斑和太阳火山爆发

太阳活动释放出称为太阳风暴的粒子流

这些风暴可能会破坏手机服务并摧毁地球上的电力线

由PPPL物理学家Will Fox领导的研究小组利用实验室技术模拟太空中发现的等离子体,以成功研究它在受控环境中对粒子的影响

他在PPPL网站的新闻稿中表示,“我们希望以缩影方式重现这一过程,以进行这些测试

”该团队使用称为等离子体模拟代码(PSC)的模拟程序,监控等离子体颗粒在虚拟环境中的运动和位置

当模拟的磁场和电场遇到等离子体时,研究小组观察到啪啪的等离子体向外气泡并相互撞击,触发了磁场线的重新连接

在Oak Ridge领导计算设施的Titan超级计算机上进行的模拟显示,两种过程将能量从重新连接事件转移到粒子

当粒子获得能量时,由于两个会聚的等离子体气泡的外边缘之间的重复来回移动而发生称为费米加速的过程之一

此外,观察到另一种称为X线加速的效应

这里,能量在与重新连接期间产生的电场相互作用时转移到粒子,从而引起加速

Fox和团队计划进行一系列实验来研究等离子体对太空粒子加速的影响

他们计划利用罗切斯特大学激光能量学实验室的欧米茄激光设施和美国能源部劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火设施提供的功能

“我们试图看看我们是否可以通过实验获得粒子加速并观察通电粒子,”福克斯在发布会上说道

该实验室由美国能源部科学办公室管理

他们希望破译美国物理科学的基本问题,也是我们这个时代最紧迫的挑战

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