Когда эксперименты физика Хе-Сук Парк проходят успешно, её эмоциональная реакция становится известна всем коллегам. «Мы слышим, как кричит Хе-Сук», — отмечают они. Её восторг вполне объясним: она занимается исследованием одного из самых грандиозных явлений во Вселенной — взрывов сверхновых звёзд, чья мощь поистине невообразима.
Вместо традиционных астрономических наблюдений с помощью телескопов Парк, работающая в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора в Калифорнии, воссоздаёт миниатюрные аналоги этих катастрофических событий, используя самые мощные лазерные установки в мире. Это позволяет изучать физику сверхновых в контролируемых лабораторных условиях.
1. Загадка ускорения частиц
Около десяти лет назад Парк и её команда сосредоточились на одной из самых интригующих и малоизученных особенностей сверхновых. Речь идёт о том, как ударные волны, порождённые чудовищным взрывом, способны разгонять элементарные частицы — протоны и электроны — до колоссальных энергий. «Ударные волны сверхновых считаются одними из самых мощных природных ускорителей частиц во Вселенной», — поясняет физик плазмы Фредерико Фиуза из Национальной ускорительной лаборатории SLAC, сотрудничающий с Парк.
Некоторые из этих разогнанных частиц в итоге достигают Земли, преодолев космические просторы. Учёные долгое время бились над вопросом, каким именно образом ударные волны сообщают частицам такое гигантское ускорение. Прорывной шаг был сделан, когда команде Парк впервые удалось создать в лаборатории управляемую ударную волну, аналогичную сверхновой, и непосредственно наблюдать, как она запускает частицы в стремительное движение. Это достижение открывает новые пути для понимания фундаментальных космических процессов.
2. От космических загадок до происхождения жизни
Лабораторное моделирование физики сверхновых имеет значение не только для астрофизики. Оно может пролить свет на другие фундаментальные загадки, например, на происхождение космических магнитных полей. Но есть и более глубокий, экзистенциальный аспект. Сверхновые — это космические «кузницы», создающие тяжёлые элементы, необходимые для жизни. «Железо в нашей крови происходит из сверхновых, — говорит физик плазмы Каролин Куранц из Мичиганского университета, также занимающаяся лабораторным моделированием звёздных взрывов. — Мы буквально созданы из звёздного вещества».
3. От случайной удачи к целенаправленному воссозданию
Интерес Парк к сверхновым имеет давнюю историю. Ещё будучи аспирантом в 1980-х, она участвовала в эксперименте IMB (Ирвин-Мичиган-Брукхейвен), который проводился глубоко под землёй в соляной шахте. Хотя эксперимент не был изначально нацелен на изучение сверхновых, учёным невероятно повезло: в соседней галактике взорвалась звезда, и детектор IMB зафиксировал поток нейтрино — легчайших частиц, выброшенных этим катаклизмом. Эти «вестники» принесли бесценные данные.
Однако подобные события в нашей галактической окрестности — большая редкость. Поэтому сегодня Парк и её коллеги по всему миру не полагаются на случай, а активно воссоздают ключевые процессы. Мощнейшие лазерные импульсы испаряют и превращают в плазму крошечные мишени из пластика или других материалов. Возникающая при этом взрывная волна и поток плазмы с высокой точностью имитируют поведение вещества, выброшенного при взрыве настоящей сверхновой, позволяя изучать его в деталях.
Больше интересных статей здесь: Новости.
Источник статьи: Гигантские лазеры помогают воссоздать взрывную, таинственную физику сверхновых.