Gamma ray bursts, kraftfulla ljusblinkar är de ljusaste händelserna i vårt universum som inte längre än några sekunder eller minuter. Vissa är så ljusa att de kan observeras med blotta ögat, som GRB 080319B-bristen som upptäcktes av NASA: s Swift GRB Explorer-uppdrag den 19 mars 2008.
Men trots sin intensitet vet inte forskarna orsaken till uppkomsten av gammastrålningsskador. Vissa människor tror i allmänhet att det här är meddelanden från främmande civilisationer. Och så lyckades forskare återskapa en miniversion av gammastrålar i laboratoriet och upptäckte ett helt nytt sätt att studera deras egenskaper. Resultaten publicerades i Physical Review Letters.
En av orsakerna till förekomsten av gammastrålar är att de på något sätt är födda i processen för utstötning av partiklar som skapas av massiva astrofysiska föremål som svarta hål. Detta gör gammastrålningsutbrott extremt intressant för astrofysiker. Att studera dem i detalj kan avslöja de centrala egenskaperna hos svarta hål där dessa blossar föds.
De strålar som släpps ut från svarta hål består huvudsakligen av elektroner och deras "antimateriella" följeslagare, positroner. Alla partiklar har antimateria, vilket är identiskt med dem i allt utom laddning. Sådana strålar måste ha starka magnetfält. Rotationen av dessa partiklar i fältet ger upphov till kraftiga skurar av gammastrålning. Åtminstone det är vad våra teorier förutspår. Men ingen vet hur dessa fält ska föds.
Tyvärr finns det flera problem med att studera dessa överspänningar. De lever inte bara väldigt lite, utan - och detta är det mest problematiska - och är födda i avlägsna galaxer, ibland en miljard ljusår från jorden.
Därför litar du på något som är otroligt långt borta, visas av misstag och lever i några sekunder. Det är som att försöka ta reda på vad ett ljus är gjord av, bara med gnistor av ljus som då och då tänds tusentals kilometer bort.
Världens mest kraftfulla laser
Kampanjvideo:
Nyligen har det föreslagits att det bästa sättet att ta reda på hur gammastrålsprängningar föds är att simulera dem i liten skala i ett laboratorium genom att skapa en liten källa av elektron-positronstrålar och se hur de utvecklas på egen hand. Forskare från USA, Frankrike, Storbritannien och Sverige har lyckats skapa en liten version av detta fenomen med hjälp av de mäktigaste lasrarna på jorden, till exempel Gemini-lasern, som ägs av Rutherford-Appleton Laboratory i England.
Hur kraftfull är den starkaste lasern på jorden? Ta all solenergi som täcker hela jorden och pressa ner den till några mikron (tjockleken på ett människohår) så får du kraften i ett Gemini-laserskott. Genom att slå ett komplext mål med en laser kunde forskare släppa ultrasnabba och täta kopior av astrofysiska jetplan och skapa ultrasnabba animationer av deras beteende. Resultatet är häpnadsväckande: Forskare har tagit en riktig jet som sträcker sig i tusentals ljusår och pressat ner den till några millimeter.
För första gången kunde forskare observera nyckelfenomen som spelar en viktig roll i skapandet av gammastrålningsutbrott, till exempel självgenerering av magnetfält som varar länge. Detta gjorde det möjligt att bekräfta några större teoretiska förutsägelser om styrkorna och fördelningen av dessa fält. Vår nuvarande modell, som används för att förstå gammastrålning, är på rätt väg.
Detta experiment kommer att vara användbart inte bara för att förstå gammastrålningsutbrott. Materia, sammansatt av elektroner och positroner, är ett extremt intressant tillstånd. Vanligt ämne på jorden består främst av atomer: tunga, positivt laddade kärnor omgiven av moln av ljus negativt laddade elektroner.
På grund av den otroliga viktskillnaden mellan dessa två komponenter (den lättaste kärnan väger 1 836 gånger mer än en elektron), kommer nästan alla fenomen som vi upplever i vårt dagliga liv härrör från dynamiken hos elektroner, som reagerar mycket snabbare på alla inmatningar från utsidan (ljus, andra partiklar, magnetfält och så vidare) än kärnor. Men i en elektron-positronstråle har båda partiklarna samma massa, så avvikelsen i reaktionstiden elimineras helt. Detta leder till många fascinerande konsekvenser. Till exempel skulle ljud inte existera i elektronpositronvärlden.
Varför ska vi till och med oroa oss för sådana avlägsna händelser? Det finns faktiskt varför. För det första, genom att förstå hur gammastrålsprickor föds kommer vi att kunna förstå mycket mer om svarta hål och öppna ett stort fönster för att förstå hur vårt universum blev och hur det kommer att utvecklas. För det andra finns det ett mer subtilt skäl. SETI - Sök efter utomjordisk intelligens - söker efter meddelanden från främmande civilisationer och försöker fånga elektromagnetiska signaler från rymden som inte kan förklaras på ett naturligt sätt (främst radiovågor, men gammastrålskador är också associerade med denna strålning).
Naturligtvis, om du pekar detektorn i rymden, får du många olika signaler. Men för att isolera överföringen av intelligenta varelser måste du först se till att alla naturliga källor är kända som kan och bör uteslutas. Den nya studien kommer att hjälpa oss att förstå utsläpp från svarta hål och pulsarer, så när vi snubblar på dem igen, vet vi att de inte är utlänningar.
Ilya Khel
