Лазерный взрыв создал магнитное поле, подобное нейтронной звезде
Ученые предложили и теоретически обосновали принципиально новый способ генерации сверхсильных магнитных полей в лабораторных условиях.
Светлана ЛевченкоАвтор новостей
Метод лазерной имплозии микротрубок с лезвийной структурой, разработанный специалистами из Университета Осаки, основан на воздействии на цилиндрические мишени с лезвиями особой формы внутри сверхинтенсивных лазерных импульсов. Технология позволяет достичь интенсивности магнитного поля, приближающейся к одному мегатесла — значению, сравнимому с экстремальными условиями вблизи нейтронных звезд или астрофизических джетов.
Ключевое преимущество метода заключается в том, что он позволяет создавать такие поля «с нуля», без необходимости внешнего намагничивания среды. Традиционные подходы требуют изначального наличия магнитного поля, которое затем усиливается с помощью сжатия. Новый механизм основан исключительно на взаимодействии мощного фемтосекундного лазерного импульса с внутренней структурой микротрубки, состоящей из зубчатых, асимметрично расположенных лезвий. Эти лезвия вызывают завихрение плазмы при взрыве — таким образом в центре конструкции формируются закольцованные электрические токи. Именно эти токи индуцируют мощное аксиальное магнитное поле.
Взаимодействие приобретает форму положительной обратной связи: возникающее магнитное поле сжимает потоки заряженных частиц, заставляя их вращаться все быстрее, а это, в свою очередь, еще сильнее усиливает магнитное поле. Такой самоусиливающийся процесс позволяет добиться значений, превышающих 500 килотесла — предела, который в компактных установках раньше считался недостижимым.
Авторы проекта подчеркивают, что ключевым элементом успешной генерации поля является ассиметрия в конструкции мишени — именно она создает нужные условия для появления вихрей в плазме. Как показали расчеты и симуляции, эта схема работает стабильно и предсказуемо, если соблюдена соответствующая геометрия микротрубки.
Для численного моделирования физики использовали сверхкомпьютер SQUID и специализированный, полностью релятивистский код EPOCH. Также была разработана аналитическая модель, которая позволяет оценивать масштабируемость процесса и подбирать оптимальные параметры мишени.
Разработка открывает широкие перспективы как в области фундаментальной физики, так и для прикладных исследований. Технология может применяться для моделирования экстремальных условий, характерных для внутренних областей звезд или струй в галактических ядрах, изучения квантово-электродинамических эффектов в сильных полях, а также в перспективных направлениях в области лазерного термоядерного синтеза. В частности, метод может способствовать развитию схем «быстрого зажигания» с использованием протонных пучков.
Наша технология открывает принципиально новый способ создания и изучения экстремальных магнитных полей в компактном формате. Это экспериментальный мост между лабораторной плазмой и астрофизической Вселенной. Масакацу Муракамипрофессор Университета Осаки и руководитель исследования
Ранее российские физики разработали инновационный микрорезонатор, который уже ставит рекорды эффективности.
Поделиться
