juillet 5, 2022

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Des scientifiques simulent l’origine de mystérieuses explosions radio depuis l’espace lointain

Peut-on enfin comprendre l’origine des sursauts radio rapides ? (GT)

De mystérieux sursauts radio rapides libèrent autant d’énergie que le Soleil en un an – et les scientifiques pensent maintenant qu’ils peuvent reproduire leur origine en laboratoire.

Les rafales radio rapides sont des impulsions lumineuses d’émission radio d’une durée de quelques millisecondes seulement, et on pense qu’elles proviennent .

Les chercheurs pensent que ce sont les corps célestes tels que (aimant + étoile) entouré de champs magnétiques intenses.

Ces champs sont si puissants qu’ils transforment le vide de l’espace en un étrange plasma composé de matière et d’antimatière sous forme de paires d’électrons chargés négativement et de positrons chargés positivement, selon la théorie de l’électrodynamique quantique (QED).

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On pense que les émissions de ces paires sont responsables des rafales radio fortes et rapides.

« Notre simulation en laboratoire est un analogue à petite échelle d’un environnement magnétique », a déclaré le physicien Kenan Kuo du département d’astrophysique de Princeton.

« Cela nous permet d’analyser le plasma de la paire QED », a déclaré Chu.

« Au lieu de simuler un champ magnétique puissant, nous utilisons un laser puissant. Il convertit l’énergie en un plasma uniforme grâce à ce qu’on appelle des cascades QED. Ensuite, le plasma de la paire convertit l’impulsion laser en une fréquence plus élevée.

« Le résultat passionnant démontre les perspectives de création et de surveillance des plasmas de paires QED dans les laboratoires et permet aux expériences de vérifier les théories sur les sursauts radio rapides. »

La simulation unique proposée par l’article crée un plasma QED par paires à haute densité en faisant entrer en collision le laser avec un faisceau d’électrons dense se déplaçant près de la vitesse de la lumière.

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Cette approche est bon marché par rapport à la méthode couramment proposée pour faire entrer en collision des lasers ultra-puissants pour produire des chaînes QED.

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Cette approche ralentit également le mouvement des particules de plasma, permettant des effets collectifs plus forts.

« Il n’y a pas de lasers assez puissants pour que cela se produise aujourd’hui, et cela pourrait coûter des milliards de dollars à construire », a déclaré Chu. « Notre approche soutient fortement l’utilisation d’un accélérateur de faisceau d’électrons et d’un laser de puissance moyenne pour obtenir des plasmas à paires QED. L’implication de notre étude est que le soutien de cette approche peut économiser beaucoup d’argent. »

Des préparatifs sont actuellement en cours ou des simulations sont testées avec une nouvelle série d’expériences laser et électronique au SLAC.

« Dans un sens, ce que nous faisons ici est le point de départ des séquences qui produisent des rafales radio », a déclaré Sebastian Morin, chercheur au SLAC et ancien boursier postdoctoral à l’Université de Princeton, co-auteur de deux articles avec Qu et Fisch.

« Si nous pouvions observer quelque chose comme une explosion radio dans le laboratoire, ce serait très excitant.

« Mais la première partie consiste simplement à observer la diffusion des faisceaux d’électrons et une fois que nous aurons fait cela, nous optimiserons l’intensité du laser pour atteindre des densités plus élevées pour voir des paires électron-positon. L’idée est que notre expérience évoluera au cours des deux prochaines années environ. . »

L’objectif global de cette recherche, a déclaré Zhou, est de comprendre comment des objets tels que les magnétars créent un plasma apparié et quelle nouvelle physique est associée aux FRB.

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« Ce sont les questions centrales qui nous intéressent. »

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