03:52 29 Novembre 2020
Scienza e tech
URL abbreviato
0 50
Seguici su

Un team internazionale di ricercatori, tra cui scienziati dell’Università di Osaka, il National Research Nuclear University MEPhI di Mosca e l’Università di Bordeaux, ha ottenuto un plasma identico a una sostanza che si credeva presente in prossimità dei buchi neri.

I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Physical Review E.

L’analisi dei raggi X emessi da corpi celesti è una delle più importanti metodologie dell’astrofisica. Secondo i ricercatori del MEPhI, i dischi di accrescimento dei buchi neri (che sono costituiti da materia che finisce nel buco e viene riscaldata fino a raggiungere lo stato di plasma) sono una delle fonti spaziali di forti radiazioni X.

Un team internazionale di ricercatori, fra cui anche scienziati del MEPhI, è riuscito a ottenere in maniera artificiale una piccola quantità di plasma con caratteristiche identiche a quello che si ritiene possa essere presente all’interno del disco di accrescimento di un buco nero.

“L’astrofisica è stata considerata per molto tempo l’ambito degli osservatori perché pareva piuttosto difficile influenzare i fenomeni oggetto di studio e ancor più complesso riprodurli. Il nostro esperimento è unico perché i parametri del plasma da noi ottenuto non necessitano di adattamento in scala: infatti, corrispondono ai parametri reali del disco di accrescimento del buco nero paragonabile a Cygnus X-1”, osserva Philipp Korneev, professore associato presso l’Istituto di tecnologie laser e basate su plasma del MEPhI.

Secondo gli scienziati, un forte campo magnetico (con un’induzione complessiva pari ad alcune migliaia di Tesla) è il fattore chiave nella formazione di fonti di raggi X di questa entità. L’esperimento era volto a testare il modo in cui creare simili campi magnetici nel plasma ed è stato messo a punto congiuntamente dall’Istituto di tecnologie laser e basate su plasma del MEPhI e dall’Università di Bordeaux.

“L’esperimento ha dimostrato che il nostro metodo consente non solo la creazione di forti campi magnetici quasi-stazionari di potenza record, ma anche la simulazione dello stato di plasma che si viene a creare al loro interno in presenza di elevata densità di energia come avviene nei moderni laboratori di astrofisica”, osserva Korneev.

Secondo i ricercatori, questo metodo si basa sulla rifrazione di un potente raggio laser lungo la superficie interna a spirale del corpo target. Come target è stata utilizzata della carta alluminio avvolta su se stessa e dal diametro di alcune centinaia di micron. L’incavo del target ha assorbito quasi completamente un raggio laser di circa 330 joules a della durata di 1 picosecondo, creando così un getto relativistico e un campo magnetico con un’induzione di oltre 2.000 Tesla.

“Poiché un laser piuttosto potente viene indirizzato verso un target per un breve periodo di tempo (solo 10-12 secondi), la potenza del raggio è risultata essere circa 20 volte maggiore del consumo di energia della Terra. Di conseguenza, per alcuni picosecondi si è venuto a creare del plasma all’interno del target a una temperatura di miliardi di gradi, una densità di 1.018 particelle per cm3 e un campo magnetico da oltre 2.000 Tesla. Questi valori sono paragonabili ai parametri del plasma registrati nella regione attiva delle fonti di raggi X”, spiega Korneev.

Il volume complessivo di plasma caldo e altamente magnetizzato era sufficientemente elevato per presentare le caratteristiche essenziali di un completo sistema astrofisico, sostengono gli scienziati. Secondo loro, la geometria dell’esperimento ha svolto un ruolo fondamentale in tal senso: infatti, all’interno del volume plasmatico, i campi magnetici erano diretti uno contro l’altro cosicché l’annichilazione del campo magnetico si è verificata nell’area di contatto delle linee magnetiche opposte creando flussi di particelle di velocità prossima a quella della luce.

Come spiegato dagli scienziati del MEPhI, il nuovo metodo che consente di creare forti campi magnetici consentirà di migliorare la strumentazione destinata alla creazione di flussi di particelle diretti rendendoli più precisi e potenti. Simili dispositivi sono ampiamente impiegati nella scienza sperimentale, nella medicina e nei sistemi di sicurezza.

Il team internazionale di ricerca comprende scienziati giapponesi (Università di Osaka), francesi (Università di Bordeaux), tedeschi e russi. L’esperimento è stato condotto con l’ausilio dell’impianto laser LFEX presso l’Institute of Laser Engineering dell’Università di Osaka.

RegolamentoDiscussione
Commenta via SputnikCommenta via Facebook