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在實驗室中的磁化空間風

人們對恆星風有了新的認識,這是一種高速帶電粒子流,被稱為等離子體,吹過星際空間。這些風是由恆星或恆星爆炸的爆發所產生的,它們攜帶著強大的磁場,這些磁場可以與其他磁場相互作用,或影響其他磁場,比如圍繞著像地球這樣的行星的磁場。我們自己的太陽產生這樣一種恆星風,稱為太陽風,它以每小時數百萬英里的速度將等離子體吹入太陽系。這種太陽風產生了「太空天氣」——這是衛星和航天器以及地球電網面臨的主要威脅。為了了解這些過程,研究人員正在使用實驗室實驗來近距離研究磁流。

實驗用一種強烈的電脈衝引爆細電線,這些電線形成的帶電粒子羽狀物的移動速度超過了聲速。這些粒子被定向到具有磁場的目標上,磁場模擬太陽風與地球、木星或土星等行星的相互作用。碰撞的太陽風與地球的磁場可以用額外的熱產生的空間區域,額外的密集的帶電氣體稱為磁層,以及一個低壓區,類似於一個如何支持一個風衣在強烈的大。

另一項實驗室研究使用高功率激光來研究由宇宙中最活躍的星體(如活動星系核和脈衝星)產生的恆星風。通過將激光聚焦在金屬的一小塊區域上,電子被加熱到極高的能量,以至於它們以接近光速的速度運動。電子在金屬箔表面的圓盤中膨脹,產生巨大的磁場。這個磁場中的能量是如此的極端,以至於它比所有電子的質量總和中儲存的能量都要大(由著名的公式E=mc2給出,其中E是能量,m是電子質量,c是光速)。

單一的激光脈衝可以產生具有指向一個方向的磁場的等離子體。第二個脈衝可以產生磁場指向相反方向的等離子體。當這兩個等離子體被擠在一起時,相反的場產生了巨大的張力。等離子體通過磁重聯來釋放這種張力:反向定向的磁場在大爆炸時釋放它們的能量。在實驗中,磁重連區域表現為明亮的x射線區域。

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