توجد "الكرات النارية" البلازمية في كل مكان في الفضاء السحيق حول الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية، ولكن ثبت أن إنشاء نسخ صناعية هنا على الأرض أمر صعب بسبب الطاقات العالية المطلوبة.
نجح الفيزيائيون في CERN الآن في توليد مثل هذه البلازما في المختبر للمرة الأولى، وذلك باستخدام مسرع Super Proton Synchrotron (SPS)التابع لمنشأة البحوث النووية لإنشاء حزم عالية الكثافة من أزواج الإلكترون والبوزيترون النسبية. يمكن أن يسلط هذا العمل الضوء على عمليات الانبعاث الفيزيائي الفلكي المتطرفة التي تحدث في انفجارات أشعة جاما (GRBs)والنوى المجرية النشطة .(AGNs)
اقرأ أيضًا ماذا يستكشف الإنسان في الفضاء؟
عامة، البلازما غاز ساخن جدًّا لدرجة أن بعض أو كل ذرات مكوناته تنقسم إلى إلكترونات وأيونات التي يمكنها بعد ذلك التحرك على نحو مستقل عن بعضها بعضًا. ومع ذلك، في الظروف القاسية حول الأجسام الفيزيائية الفلكية مثل الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية، حيث تسود النفاثات التي تعمل بالطاقة التراكمية ورياح النجم النابض، تتكون البلازما بدلًا من ذلك من أزواج المادة والمادة المضادة -الإلكترونات والبوزيترونات- التي تتحرك بسرعات قريبة من الضوء. تظهر أيضًا هذه الحزم البلازمية ذات الموضع الإلكتروني النسبي في البلازارات وهي نوى مجرية نشطة تنتج نفاثات فيزيائية فلكية موجهة نحو الأرض.
يختلف السلوك الجماعي لبلازما زوج الإلكترون والبوزيترون عن سلوك بلازما أيون الإلكترون التقليدية؛ بسبب التماثل بين مكونات المادة والمادة المضادة. ويوضح تشارلز أروسميث، طالب دكتوراه في جامعة أكسفورد بالمملكة المتحدة، والمؤلف الرئيس لورقة اتصالات الطبيعة حول العمل.
اقرأ أيضًا أهمية الثقب الأسود وعلاقته بالديناميكا الحرارية
يقول أروسميث: "يُعتقد أن دور هذه البلازما الفضائية أساسي في تفسير انبعاث انفجارات أشعة جاما وتدفقات النوى المجرية النشطة، لكن حتى الآن كانت المحاكاة العددية هي الوسيلة الوحيدة للتحقق من صحة نماذجنا النظرية على المستوى المجهري".
عمل أروسميث، وهو عضو في مجموعة جيانلوكا جريجوري في أكسفورد، مع داستن فرولا ودانييل هابربيرجر من مختبر طاقة الليزر في جامعة روتشستر بالولايات المتحدة، على تصنيع البلازما باستخدام شعاع SPS بقوة 440 جيجا إلكترون فولت/ c. تضمنت تجربتهم 300 مليار بروتون، يحمل كل منها طاقة حركية أكبر 400 مرة من كتلته الساكنة.
يشرح أروسميث قائلًا: "عندما يصطدم بروتون بذرة بمثل هذا الزخم الكبير، فإنه يكون لديه ما يكفي من الطاقة لإطلاق مكوناته الداخلية - الكواركات والجلونات". "تنتج هذه العملية وابلًا من الجسيمات (البيونات والكاونات والهادرونات الأخرى) التي تتحلل في النهاية إلى إلكترونات وبوزيترونات."
تتصرف هذه البلازما مثل البلازما الفيزيائية الحقيقية.
يجب عليك تسجيل الدخول أولاً لإضافة تعليق.