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實驗室首次制造出小型“伽瑪射線暴”

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實驗室首次制造出小型“伽瑪射線暴”

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伽馬射線爆發是宇宙中最明亮的爆炸 。美國宇航局戈達德航天飛行中心 這篇文章最初是在對話中發表的 。這篇文章被發表在《生命科學》的專家之聲：評論版和洞察版上 。
伽馬射線爆發，強烈的光爆炸，是宇宙中觀察到的最明亮的事件，持續時間不超過幾秒或幾分鐘 。有些是如此明亮以至于可以用肉眼觀察到，比如2008年3月19日美國宇航局的Swift GRB探險家任務發現的爆發“GRB 080319B”，
，但是盡管它們是如此強烈，科學家們并不真正知道是什么導致伽馬射線爆發 。甚至有人認為其中一些可能是來自先進的外星文明的信息 ?，F在，我們首次在實驗室成功地再現了伽馬射線爆發的微型版本——開辟了一種全新的研究伽馬射線爆發特性的方法 。我們的研究發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上 。
伽馬射線爆發起源的一個觀點是，伽馬射線爆發是在大質量天體（如黑洞）釋放的粒子噴流的發射過程中以某種方式發出的 。這使得伽馬射線暴對天體物理學家來說極為有趣——他們的詳細研究可以揭示它們起源于黑洞的一些關鍵性質 。
黑洞釋放的光束主要由電子和它們的“反物質”伙伴正電子組成——所有粒子都有反物質對應物它們完全相同，只是電荷相反 。這些光束必須具有強大的、自產生的磁場 。這些粒子繞著磁場旋轉，發出強烈的伽馬射線輻射 ?；蛘?，至少，這是我們的理論所預測的 。但我們實際上并不知道如何生成這些字段 。
不幸的是，在研究這些突發事件時存在一些問題 。它們不僅持續很短的時間，而且最有問題的是，它們起源于遙遠的星系，有時甚至來自地球的十億光年（想象一個接著25個零點-這基本上是十億米光年在米） 。隨機發生，只持續幾秒鐘 。這有點像理解蠟燭是由什么組成的，僅僅是在距離你幾千公里的地方不時地點燃幾支蠟燭 。
世界上最強大的激光
最近有人提出，研究伽馬射線暴是如何產生的最好方法是在小范圍內模擬它們在實驗室里復制-復制一點這些電子正電子束的來源，并觀察它們單獨留下時是如何進化的 。我們的團隊以及來自美國、法國、英國和瑞典的合作者最近成功地利用地球上最強烈的激光之一，由英國盧瑟福阿普頓實驗室主辦的雙子座激光，創造了這種現象的第一個小規模復制品 。
地球上最強烈的激光有多強烈？把所有撞擊地球的太陽能壓縮到幾微米（基本上是一根頭發的厚度），你就得到了雙子座典型的激光強度 。把激光射向一個復雜的目標，我們能夠釋放出這些天體物理噴流的超高速和高密度的拷貝，并拍攝它們的行為的超高速電影 。這些實驗的縮小是戲劇性的：取一個延伸數千光年的真實噴流，將其壓縮到幾毫米 。
在我們的實驗中，我們第一次觀察到了一些在伽馬射線爆發中起主要作用的關鍵現象，比如持續了很長時間的磁場的自我產生 。這些結果證實了一些關于這些場的強度和分布的主要理論預測 。簡而言之，我們的實驗是獨立的目前用于理解伽馬射線暴的irms模型正走在正確的軌道上 。
實驗不僅對研究伽馬射線暴有重要意義 。只有電子和正電子構成的物質是一種極其特殊的物質狀態 。地球上的正常物質主要是由原子組成的：一個重的正原子核，周圍環繞著由輕電子和負電子組成的云 。
由于這兩個組成部分（最輕的原子核的重量是電子的1836倍）之間不可思議的重量差異，我們在日常生活中所經歷的幾乎所有現象都來自電子的動力學，它對任何外部輸入（光、其他粒子、磁場，你可以稱之為）的響應比原子核快得多 。但在電子-正電子束中，兩個粒子的質量完全相同，這意味著反應時間的差異被完全消除 。這帶來了許多迷人的結果 。例如，在電子正電子世界中，聲音是不存在的 ?！癒DSPE”“KDSPs”到目前為止是很好的，但是我們為什么要那么在意那些遙遠的事件呢？確實有多種原因 。首先，了解伽馬射線暴是如何形成的，將使我們對黑洞有更多的了解，從而打開一扇大窗戶，了解我們的宇宙是如何誕生的，以及它將如何演化 。
，但還有一個更微妙的原因 。SETI——尋找外星智慧——通過試圖捕捉太空中無法自然解釋的電磁信號（它主要關注無線電波，但伽馬射線暴也與這種輻射有關）來尋找來自外星文明的信息 。
當然，如果你把探測器放在來自太空的輻射，你會收到很多不同的信號 。如果你真的想隔離智能變速器，你首先需要確保所有的自然排放物都是完全已知的，這樣就可以排除它們 。我們的研究有助于理解黑洞和脈沖星的發射，因此，每當我們發現類似的東西，我們就知道它不是來自一個外星文明 。

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