唧唧堂名校科研介绍2014-08-04 3:06 PM

实验支持了空间光束状喷射流理论 

研究人员利用实验室中的等离子流来了解光束状喷射流在空间中如何形成。高速物质喷射流会产生空间中最令人吃惊的物体。天文学家已经观测到他们从刚形成的年轻恒星,X射线双子星以及甚至是大型星系中心的超大质量黑洞中喷射而出。对因何导致这些光束状喷射流的理论解释已经出现多年,但采用极高功率激光器的新实验提供了有关创造他们的推荐机制的实验验证。罗切斯特大学物理学和天文学教授兼共同作者之一Eric Blackman表示,该项研究以例展示了如何使用实验室实验来测试可能生成可在空间观测到的物体的机制。

可预测的“冲击波”

Blackman解释表明,他和同事想在实验室中重建能使空间中的喷射流变得准直或光束状而不是发散的条件。理论和计算机模拟已经表明喷射流可以通过 “冲击聚焦的惯性约束”而产生的可能性。他表示该实验证实了这个特定机制是可行的,尽管其他效应很可能也有发生。在研究结果中,研究人员展示了由理论预测“冲击波”的证据,该机制也因此而命名。这些冲击波是空间中流体密度,速度和流动方向突然变化的表面。根据该和新实验一致的理论,它们是使得喷射流光束状性质形成的原因。

等离子体的相互作用 

在《Physical Review Letters》杂志中,研究人员解释了如何使用法国理工学院实验室激光设施LULI来重建这些太空喷射流。芝加哥大学的合作者为此提供了研制用于帮助分析结果的复杂计算机代码FLASH。

Alessandra Ravasio表示,我们将一束非常活跃的激光束聚焦在比发丝更细的微小铁靶上,这样就可以创建一束超音速等离子体流。由于未受任何阻碍而蔓延,随之产生的铁离子会从铁靶中以类球状流出。为了观测周围风的影响,研究人员从围绕中心靶的塑料环中创造了另一束更轻的超音速等离子。该实验的新颖之处在于我们以产生铁离子流和外环的塑料环中央点来空间分布激光能量的方式。通过该方式我们可以创建嵌套的几何形状并研究两种等离子体流之间的相互作用。研究人员发现两种等离子体的相互作用能骤然使铁等离子体流平行。即铁离子流主要沿单个方向而非所有方向发散。实验数据表明这种互动能产生冲击波,这有助于塑料外围风的动量和惯性和内部铁离子流平行打入喷射流中。该实验是实验室天体物理一个很好的例子,这是高能量密度物理中一个需要天体物理学家,实验等离子体物理学和计算物理学家进行合作的快速发展领域。

合作团队包括来自法国理工学院的其他研究人员;俄罗斯莫斯科高温RAS联合研究所;法国CEA-DAM-DIF和芝加哥大学。

英文报道: 
EXPERIMENT BACKS UP THEORY ON BEAM-LIKE JETS IN SPACE
http://www.jijitang.com/note/5500

论文原文: 
《嵌套流出物的惯性准直机制的实验示范》, 2014年4月14日发表于《Physical Review Letters》 
http://www.jijitang.com/note/5499

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