Науковці змогли створити справжню космічну антиматерію у лабораторних умовах

Фізики з міжнародної колаборації Fireball використали установку HiRadMat в Європейському центрі ядерних досліджень для створення релятивістського пучка електрон-позитронної плазми. Лабораторний експеримент дозволяє детально вивчати складне середовище плазмових потоків, що формуються чорними дірами.

Вчені створили у лабораторії власні версії релятивістських потоків, або джетів, що викидаються чорними дірами. Вони захопили 300 млрд протонів з суперпротонного синхротрона і направили їх на мішені з графіту та танталу. Це запускає каскад взаємодій частинок, який генерує достатню кількість електрон-позитронних пар для підтримання стабільного стану плазми.

Основна ідея експериментів — відтворити в лабораторії мікрофізику астрофізичних явищ, таких як струмені чорних дір і нейтронних зірок. Те, що ми знаємо про ці явища, отримано майже виключно з астрономічних спостережень та комп’ютерного моделювання. А проте, телескопи не можуть по-справжньому досліджувати мікрофізику, а моделювання передбачає приблизні дані.

У центрі майже кожної відомої галактики розташована надмасивна чорна діра, що поглинає матеріал з навколишнього середовища. При цьому приблизно кожна десята з них також викидає струмені матерії зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Вважається, що такі релятивістські струмені містять, серед інших компонентів, плазму з електронів і позитронів.

Ця плазма формує динаміку та енергетичний баланс чорної діри та її оточення. Але як саме це відбувається, залишається малозрозумілим, оскільки важко одночасно виміряти плазму за допомогою астрономічних спостережень і змоделювати її за допомогою комп’ютерних програм. Фізики впевнені, що лабораторний джет «чорної діри» допоможе краще дослідити цю «екстремальну фізику».

Раніше ще одна міжнародна група астрономів запропонувала новий спосіб дослідження надмасивних чорних дір та їхньої еволюції у Всесвіті. Вчені використовували для аналізу подію приливного руйнування — яскравий спалах, коли приливний вплив гравітації надмасивної чорної діри розриває зірку на частини.