25 mei 2018

Creatie van Sterrenstof op Aarde met de ‘Z Machine’

Astrofysica is met name een wetenschap van observatie, niet zozeer van experimenten. Het is lastig testen uitvoeren m.b.t. hemellichamen die zich op honderden lichtjaren afstand bevinden. Toch is dat datgene  waar de Universiteit van Texas, met een 7 miljoen dollar kostend project,  zich de komende tijd mee bezig gaat houden. 

Sandia Laboratoria Nevada credits; Sciencesprings

Experimenten die de fysieke condities van sterren kunnen herscheppen en om deze  extreme temperaturen en plasma dichtheden te repliceren, gebruiken projectleiders Don Winget en Mike Montgomery met hun team  in het Sandia National Laboratorium de zogeheten ‘Z Machine’, een  krachtige lab generator van röntgenstralen (x-rays). (Sandia’s Z-machine is momenteel ’s werelds krachtigste en meest efficiënte laboratorium stralingsbron. Het gebruikt sterke  magnetische velden tezamen met hoge elektrische stromen om hoge temperaturen,  druk en krachtige röntgenstralen te produceren voor onderzoek in wetenschap met hoge energiedichtheid. De Z-machine creëert omstandigheden die nergens anders op aarde te vinden zijn. Z maakt deel uit van het Pulsed Power-programma van Sandia, dat in de jaren zestig aanvang nam.)

Het bedrag van 7 miljoen dollar is ter beschikking gesteld door het Department of Energy’s national Nuclear Security Administration (DOE/NNSA) aan de Universiteit van Texas. Dit werk kan astronomen helpen met het beter vaststellen van afmetingen en leeftijd van objecten als Witte Dwerg-sterren.Het bedrag wordt verdeeld over een periode van vijf jaar, en hiermee zal een nieuw centrum voor ‘Astrophysical Plasma Properties (CAPP) het onderzoek naar plasma worden opgericht wat tot doelstelling heeft d.m.v. experimenteel onderzoek in de astronomie te bevorderen. “Hier, als we een witte dwerg met een oppervlak van 15.000 graden willen bestuderen, doen we het experiment op 15.000 graden”, zegt Mike Montgomery, adjunct-directeur van CAPP en klinisch onderzoeker bij de afdeling Sterrenkunde. “Het is net alsof je een stuk van de zon neemt en er onder een microscoop naar kijkt.”

 

Z Machine credits; Jenna Luecke


Van links naar rechts: (1,rose) Elektriciteit laadt massieve condensatoren op, die de ladingen opslaan en vervolgens vrijgeven in microseconden.
De condensatoren comprimeren de elektriciteit in strakke pulsen, die in containers stromen die gas bevatten. (2 geel) Het gas wordt geïoniseerd met lasers, waarbij pulsen verder worden gecomprimeerd tot fijnere ruimten en kortere tijdseenheden. (3 blauw) Ten slotte stroomt de elektriciteit in een  reeks wolfraamdraden samen geclusterd in een centraal compartiment ter grootte van een draadklos. (4 paars) Voor slechts nanoseconden is de röntgenenergie die wordt gegenereerd door het magnetisch geïmplodeerd plasma veel groter dan alle energie die door alle energiecentrales in de wereld wordt vrijgegeven. Het resultaat is een klein deel van een ster.

“Het meest verbazingwekkende aan dit onderzoek is dat het de manier verandert waarop astronomie in het verleden is uitgevoerd”, zei Don Winget, de directeur van CAPP en een professor in de Astronomie. “Er waren een heleboel dingen waarvan we dachten dat we ze begrepen, of wisten dat we ze niet begrepen in astrofysica. Door die omstandigheden opnieuw te creëren en echte metingen in het laboratorium te maken, veranderen we niet alleen hoe we denken aan astronomie als een veld, maar ook hoe we denken aan specifieke astronomische objecten. ” Traditionele astrofysica is grotendeels een observationele wetenschap geweest, en experimenten worden meestal uitgevoerd met een magnitude die veel kleiner is dan die waargenomen in de kosmos. Dit heeft vaak geleid tot discrepanties tussen de experimenten en observaties, zei Winget. Deze verschillen zijn opgemerkt bij het berekenen van de massa van Witte Dwergen, die de dichte kernresten zijn van “dode” sterren. De massa verschilt vaak met 10 tot 15 procent wanneer gemeten met verschillende methoden. Wanneer astronomen witte dwergen proberen te gebruiken om de leeftijd van sterrenstelsels te berekenen, vertaalt deze fout zich in een onzekerheid van enkele miljarden jaren. Het centrum zal deze verschillen onderzoeken en proberen huidige modellen te verbeteren met behulp van gegevens die uit deze experimenten zijn verkregen. De subsidie ??zal vier afgestudeerde studenten en twee postdoctorale onderzoekers ondersteunen. Het centrum brengt ook experts samen in verschillende gebieden van astrofysica van UT Austin, de Universiteit van Nevada, Reno en Sandia National Laboratories.” In plaats van berekeningen te doen, zijn we bezig met experimenten en controle.”aldus Winget  Bron; Astronomy.com

http://www.sandia.gov/z-machine/

Voor de definitie van ‘at Parameter’ experimenten (zoals dit type experimenten genoemd wordt zie Google Cloud def.;
https://cloud.google.com/dataprep/docs/html/at-Parameter_57344974

Reacties

  1. Co van Driel zegt:

    Hallo Angele,

    Deze bijdrage gaat even mijn boven mijn pet. Te ingewikkeld. Ik heb MAVO, HAVO en MEAO en ik heb een IQ van ongeveer 127. Veel dingen in de sterrenkunde begrijp ik, maar soms is iets voor mij te moeilijk.

    Ik kom graag een keertje met jullie allemaal kennismaken bij de Sterrenwacht in Papendrecht. Ik ben net klaar met de verhuizing van mijn ouders in januari en de verbouwing van mijn broer, die nog gaande is. Mijn broer en schoonzus hebben namelijk het huis van mijn ouders gekocht. We zijn er 231 dagen mee bezig geweest.

    Ik ben 49 jaar; op zondag 16 september hoop ik 50 jaar te worden. Ik krijg gelukkig weer iets meer tijd voor mijzelf. Graag kom ik een keertje naar Papendrecht. Sterrenkunde heeft wel mijn grote belangstelling.

    Hartelijke groeten,

    Co van Driel, Waddinxveen.

  2. Het eerste waar ik aan denk is de productie van goud 🙂

Laat wat van je horen

*