Представьте себе воссоздание условий нейтронной звезды в лаборатории. Недавние достижения в лазерной технологии делают это реальностью, открывая двери для изучения экстремальной физики, ранее ограниченной астрофизическими средами.
Исследователи в Соединенных Штатах, при поддержке Национального научного фонда и Управления научных исследований ВВС, используют многопетаваттные лазеры для генерации сверхсильных магнитных полей в плотной плазме. Моделирование показывает, что могут быть достигнуты магнитные поля, превышающие 4 гигагаусса, приближаясь к силе, обнаруженной в магнитосферах нейтронных звезд.
Эти интенсивные магнитные поля облегчают производство высокоэнергетических гамма-лучей и, что примечательно, создание электрон-позитронных пар непосредственно из света. Этот прорыв позволяет изучать релятивистское магнитное пересоединение и радиационно-доминирующую динамику электронов, предлагая потенциальные применения в новых диагностических инструментах, компактных источниках частиц и улучшенных моделях космических явлений.
Способность генерировать гамма-лучи также открывает путь для создания материи из света посредством процесса Брейта-Уиллера. Моделирование предсказывает, что столкновение гамма-лучей, производимых лазерами, может привести к образованию миллионов электрон-позитронных пар, что является значительным скачком по сравнению с предыдущими экспериментами.
Кроме того, ученые обнаружили, что один лазерный луч может самоорганизовывать плазму в фотон-фотонный коллайдер, излучая гамма-лучи как в прямом, так и в обратном направлениях. Этот инновационный подход упрощает процесс создания материи из света, делая его более экспериментально осуществимым и потенциально приводя к компактным лазерным источникам позитронов для характеризации материалов и исследований антиматерии.