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伽马射线暴能在实验室中制造出来吗 会是什么样的

伽马射线暴是宇宙中发生的最剧烈的爆炸,理论上是巨大恒星在燃料耗尽时塌缩爆炸或者两颗邻近的致密星体(黑洞或中子星)合并而产生的。伽玛射线暴是来自天空中某一方向的伽玛射线强度在短时间内突然增强,随后又迅速减弱的现象,持续时间在0.1-1000秒,辐射主要集中在0.1-100 MeV的能段。

1967年7月2日美国的Vela 3和Vela 4卫星发现了一些令人费解的现象。这些卫星最初的设计目的是通过寻找伽玛射线来监测太空中的核武器试验,这些卫星从太空深处收集了一系列伽马射线暴(GRBs)。虽然“Vela事件”已经过去了几十年,但天文学家仍然不能100%确定是什么原因造成的。

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伽马暴的概念图,展示了黑洞发出的两束强烈的相对论物质。从地球上看,光束指向我们(地球)。

其中一个问题是,到目前为止:科学家们一直无法研究伽马射线爆发的任何实际能力。但是多亏了国际研究小组的一项新研究,伽玛射线暴首次在实验室中被重建。正因为如此,科学家们将有新的机会去研究伽玛射线暴,并了解更多关于其特性的知识,这将会在很大程度上决定它们的成因。

这篇题为《中性电子正电子的电流驱动不稳定性实验观察》的研究最近发表在《物理评论快报》上。这项研究由贝尔法斯特女王大学的Jonathon Warwick领导,包括来自SLAC国家加速器实验室的成员,约翰亚当斯加速器科学研究所,卢瑟福阿普尔顿实验室,以及多所大学。

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对伽马射线在太空中爆炸的概念图。

到目前为止对伽玛射线暴(GRBs)的研究由于两个主要问题而变得复杂。一方面由于grb的寿命很短,每次只持续几秒钟。其次是所有被探测到的事件都发生在遥远的星系中,其中一些距离我们数十亿光年。然而有一些理论可以解释它们,从黑洞的形成和中子星之间的碰撞到外太空信息

由于这个原因,研究伽玛射线暴对科学家来说特别有吸引力,因为他们可以揭示一些关于黑洞的未知的东西。研究小组讨论了伽玛射线暴的问题,就好像它们与黑洞释放的粒子的喷射物有关。贝尔法斯特女王大学讲师吉安卢卡·萨里博士在最近的一篇评论文章中解释道:黑洞会发布的“梁主要由电子和他们的“反物质”同伴,正电子…这些梁必须强,自我产生的磁场。这些粒子在磁场周围的旋转发出强烈的伽马射线辐射。至少这是我们的理论所预测的,但我们实际上并不知道这些是如何产生的。

他们在美国、法国、英国和瑞典的合作者的协助下,贝尔法斯特女王大学的研究小组依赖于位于英国卢瑟福阿普尔顿实验室的双子座激光器。由于这是世界上最强大的激光器之一,国际合作试图创造第一个小型的伽玛射线暴。

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超大质量黑洞喷射出强大的带电粒子。

通过将这种激光投射到一个复杂的目标上,研究小组能够制造出这些超高速天体物理喷射机的微型版本,并记录下来,以观察它们的行为。Sarri博士表示:在我们的实验中第一次能够观察到在伽马射线爆发中起主要作用的一些关键现象,比如持续了很长时间的磁场的自我生成。这些可以证实一些关于这些领域的强度和分布的主要理论预测。简而言之,实验独立证实了目前用于理解伽马射线爆发的模型是正确的。

这个实验不仅对伽马射线爆的研究很重要,它还可以促进我们对物质的不同状态的理解。基本上,自然界中几乎所有的现象都归结为电子的动力学,因为电子比原子核轻得多,而且对外界刺激(如光、磁场、其他粒子等)反应更快。但在电子正电子束中,这两个粒子的质量完全相同,这意味着反应时间的差异完全消失了。这带来了大量令人着迷的结果。例如声音在电子正电子世界中是不存在的。

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两颗合并中子星,窄波束表示伽马射线暴,而涟漪的时空栅格则代表了合并的特征的各向同性引力波。

此外前面提到的论点:伽马射线爆实可能是外星智能的证据。在寻找外星智能(SETI)的过程中,科学家们寻找的电磁信号似乎并没有自然的解释。通过更多地了解不同类型的电磁脉冲,科学家们可以更好地分离那些没有已知原因的电磁脉冲。

正如萨里博士所说:如果把探测器放在太空,会得到很多不同的信号。如果真的想要隔离智能传输,首先需要确保所有的自然排放都是众所周知的,这样可以排除在外。我们的研究有助于了解黑洞和脉冲星的排放,因此无论何时我们发现了类似的东西,都知道它不是来自外星文明。