Огненные шары из черных дыр воссозданы на Земле

Рассказываем, как ученые провели серию прорывных экспериментов для астрофизики.

Сверхмассивные черные дыры извергают гигантские пучки плазмы в космос. Теперь ученым удалось воссоздать эти огненные шары в лаборатории ЦЕРН, пишет New Atlas.

Черные дыры известны тем, что пожирают все, что приближается слишком близко, даже свет. При этом они оставляют много следов. Экстремальная физика, происходящая рядом с ними, «разбрасывает» материал повсюду, а в некоторых случаях он концентрируется в струях материи, ускоряющихся почти до скорости света.

Считается, что эти релятивистские струи, как их называют ученые, содержат плазму. Она состоит из электронов и их эквивалента антиматерии — позитронов. Но то, как именно создается этот материал и какие эффекты он оказывает, сложно измерить на основе астрономических наблюдений и компьютерного моделирования.

Итак, ученые ЦЕРН задались целью воссоздать в лаборатории явление, происходящее в космосе. Используя установку HiRadMat, команда захватила 300 миллиардов протонов из суперпротонного синхротрона и направила их на мишени из графита и тантала. Это действие запустило каскад взаимодействий частиц, который сгенерировал достаточное количество электрон-позитронных пар для поддержания стабильного состояния плазмы.

Сначала протоны врезались в ядра углерода в графите с достаточной энергией, чтобы выбить элементарные частицы внутри них. Среди них были так называемые нейтральные пионы, которые быстро распадаются на гамма-лучи высокой энергии. Эти гамма-лучи взаимодействовали с электрическим полем тантала, который, в свою очередь, выдал пары электронов и позитронов. В ходе этого испытания было произведено ошеломляющее количество электрон-позитронных пар — 10 триллионов. Этого более чем достаточно, чтобы добиться свойств настоящей астрофизической плазмы.