30 oktober 2020

Zwarte gat-formaat magnetische velden gecreëerd in labomgeving met extreme lasers

Recent experimenteel onderzoek o.l.v. de Japanse ingenieur Masakatsu Murakami van de Universiteit van Osaka, onthult dat het mogelijk moet zijn om in een laboratoriumomgeving magnetische velden op te wekken die vergelijkbaar zijn met de extreem krachtige magneetvelden in neutronensterren en zwarte gaten. Dergelijke sterke magnetische velden, die zouden worden gecreëerd door microtubuli met lasers op te blazen, zijn van groot belang voor het uitvoeren van fundamenteel fysisch en astronomisch onderzoek. Het wetenschappelijk artikel van Murakami e.a. is recent gepubliceerd in Scientific Reports.*

Artististieke impressie kern Cygnus A, inclusief torus en jets. Het magnetisch veld trekt het stof naar de torus.Credits: NASA/SOFIA/Lynette Cook

De meeste magnetische velden op aarde, zelfs kunstmatige, zijn niet bijzonder sterk. De magnetische resonantiebeeldvorming (MRI-scanners) die in ziekenhuizen wordt gebruikt, produceert doorgaans velden van ongeveer 1 tesla of 10.000 gauss. (Ter vergelijk: het aardmagnetische veld dat kompasnaalden naar het noorden doet wijzen, registreert tussen 0,3 en 0,5 gauss.) Echter, een laboratoriumexperiment uit 2018 met lasers creëerde een veld van ongeveer 1200 tesla, iets meer dan 1 kilotesla. Nu suggereren nieuwe simulaties dat het genereren van een megatesla-veld,  een 1 miljoen tesla, mogelijk zou moeten zijn. Murakami en zijn team gebruikten computersimulaties om te ontdekken dat het afschieten van ultra-intense laserpulsen op holle buizen met een diameter van slechts enkele microns de elektronen in de buiswand kunnen activeren en ervoor kunnen zorgen dat sommige elektronen in de holte in het midden van de buis springen waarop de buis implodeert. De interacties van deze ultra-hete elektronen en het vacuüm dat ontstaat wanneer de buis implodeert, leiden tot een stroom van elektrische ontladingen, welke een magnetisch veld creëert. Dit experiment resulteerde in een model waaruit bleek dat een ‘reeds bestaand magnetisch veld met twee tot drie ordes van grootte versterkt zou kunnen worden’.

Hoewel het magnetische veld dat tijdens een dergelijk experiment wordt gecreëerd, slechts een kwestie van zo’n 10 nanoseconden zou duren, zou deze tijdspanne voldoende zijn voor moderne natuurkundige experimenten, waarbij men vaak werkt met deeltjes en condities die in veel minder dan een oogwenk verdwijnen. De onderzoekers stellen ook dat een dergelijk experiment mogelijk zou moeten zijn met de technologie die momenteel beschikbaar is, aangezien daarvoor ‘een lasersysteem met een pulsenergie van 0,1 tot 1 kilojoule en een totaal vermogen van 10 tot 100 petawatt nodig zou zijn’. Lasers van 10 petawatt worden al ingezet als onderdeel van Europees onderzoek naar extreem licht**, en in China is bezig met het ontwerp van een 100 petawatt laser.*** Bronnen: LiveScience

**https://www.astroblogs.nl/2019/07/27/nobelprijswinnaar-gerard-mourou-over-toepassing-eli-laser-in-nucleaire-fysica/
“Maart j.l. bereikte de ELI laser uit Roemenië het geplande vermogen van 10 PW en daarmee is het de krachtigste laser die er bestaat. De laser krijgt twee van deze 10 PW armen, waarmee een totale intensiteit van 10^23 W/cm2 bereikt kan worden of een elektrisch veld van 10^15 W/m. De laser in Boekarest is de meest complexe en uitgebreide van ELI en zal worden ingezet voor kernfysische experimenten.”

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.