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當(dāng)恒星死亡并以超新星的形式爆發(fā)時(shí)，會在周圍的等離子體中產(chǎn)生強(qiáng)大的激波，將宇宙射線或高能粒子噴射到宇宙中。激波就如同粒子加速器，可以使高能粒子的噴射速度達(dá)到接近光速的水平。然而，科學(xué)家還沒有完全了解激波是如何加速這些粒子的。

美國能源部SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室的資深科學(xué)家弗雷德里科·菲烏扎（Frederico Fiuza）領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)新研究，他說：“這些（超新星）是令人著迷的系統(tǒng)，但由于它們距離太遠(yuǎn)，很難進(jìn)行研究。”

因此，為了更好地研究這些宇宙沖擊波，科學(xué)家們開始嘗試在地球上進(jìn)行重現(xiàn)。研究人員已經(jīng)創(chuàng)造了一個(gè)超新星殘骸的微型版本。“我們并不是要在實(shí)驗(yàn)室中制造超新星殘骸，但我們可以從中了解更多關(guān)于天體物理激波的物理知識，并驗(yàn)證數(shù)據(jù)模型，”菲烏扎在聲明中說道。

菲烏扎和同事們致力于創(chuàng)造一種快速擴(kuò)散的沖擊波，可以模擬超新星爆發(fā)后的激波。他們在加州勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室的國家點(diǎn)火裝置工作，在那里，他們向碳薄片發(fā)射強(qiáng)大的激光，產(chǎn)生兩個(gè)相互瞄準(zhǔn)的等離子體流。據(jù)介紹，當(dāng)兩個(gè)等離子體流碰撞時(shí)，它們“在類似超新星遺跡激波的條件下”產(chǎn)生了一種沖擊波。研究人員利用光學(xué)和X射線技術(shù)對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了觀察。

通過分析實(shí)驗(yàn)室里制造出的微型超新星激波，研究人員證實(shí)了這種激波能夠?qū)㈦娮蛹铀僦两咏馑佟Ｈ欢@些電子如何達(dá)到如此告訴仍然是一個(gè)謎，這促使科學(xué)家轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)建模。研究小組成員安娜·格拉希（Anna Grassi）說：“即使在實(shí)驗(yàn)中，我們也無法看到粒子如何獲得能量的細(xì)節(jié)，更不用說在天體物理觀測中了，而這正是模擬實(shí)驗(yàn)真正發(fā)揮作用的地方。”

現(xiàn)在，盡管激波加速粒子的宇宙之謎仍然未解，但格拉希創(chuàng)建的計(jì)算機(jī)模型揭示了一個(gè)可能的答案。根據(jù)這些模型，格拉希提出，激波中的湍流電磁場似乎可以將電子加速到所觀察到的極高速度。

研究人員將繼續(xù)研究加速電子發(fā)出的X射線，并不斷完善計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)。除了這項(xiàng)工作中研究的電子之外，未來的其他研究還將涉及同樣在激波中噴射而出的帶正電荷的質(zhì)子。這項(xiàng)研究的詳細(xì)結(jié)果發(fā)表在6月8日的《自然-物理》（Nature Physics）雜志上。
 

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