Generato in laboratorio un plasma cosmico di coppie elettroniche e positroniche: un progresso rivoluzionario

RomeGli scienziati hanno generato fasci ad alta densità di elettroni e positroni in laboratorio, simili a quelli presenti nello spazio profondo. Questo rappresenta un significativo progresso nella scienza delle alte energie.

Ricercatori di tutto il mondo, inclusi quelli del Laboratory for Laser Energetics dell'Università di Rochester, hanno pubblicato i loro risultati su Nature Communications. Hanno raggiunto un traguardo straordinario producendo da 100 a 1.000 volte più coppie rispetto a quanto fosse possibile in precedenza.

Ecco una rapida sintesi dei punti chiave:

Crea un titolo coinvolgente e conciso - per esempio, questo è un cattivo esempio di titolo in olandese:

Oekraïne treft Russische olieraffinaderijen te midden van Moskou's maritieme verdedigingsclaims

mentre questo è un buon esempio:

Oekraïne valt Russische olieraffinaderijen aan, Moskou beweert succesvolle verdediging op zee

• Le istituzioni coinvolte includono l'Università di Rochester, il CERN e l'Università di Oxford.
• È stato utilizzato l'impianto HiRadMat presso l'acceleratore Super Proton Synchrotron (SPS) del CERN.
• Sono stati prodotti fasci di elettroni-positroni quasi neutri.
• Ogni protone aveva un'energia cinetica di 440 volte superiore alla propria energia di riposo.

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Buchi neri e stelle di neutroni sono gli oggetti più densi dell'universo. Intorno a loro si trovano dei plasmi, un tipo di materia. In particolare, esistono i plasmi di coppie elettrone-positrone, composti da elettroni e positroni che si muovono a velocità quasi pari a quella della luce. Finora è stato difficile creare questi plasmi in laboratorio.

Charles Arrowsmith, un fisico dell'Università di Oxford, si unirà al LLE in autunno. Spiega che produrre grandi quantità di coppie di elettrone-positrone era molto difficile, limitando la nostra conoscenza a idee teoriche. Il successo dell'esperimento ha ora creato nuove possibilità di ricerca nell'astrofisica da laboratorio.

Il team ha impiegato oltre 100 miliardi di protoni dal acceleratore SPS del CERN. Questi protoni possiedono energia sufficiente a disintegrare atomi e liberare quark e gluoni, producendo una cascata che si trasforma in elettroni e positroni. Con un tale numero di particelle, il fascio inizia a comportarsi come un plasma spaziale.

Dustin Froula e Daniel Haberberger del LLE hanno collaborato con Arrowsmith per ideare un esperimento. Hanno lavorato insieme a scienziati di diverse istituzioni, tra cui il Science and Technology Facilities Council Rutherford Appleton Laboratory, l'Università di Strathclyde e l'Atomic Weapons Establishment nel Regno Unito.

Questa ricerca potrebbe aiutarci a comprendere come si comportano le minuscole particelle nei lampi di raggi gamma o nei getti dei blazars. Arrowsmith afferma di aver sviluppato metodi per modificare la diffusione dei fasci di particelle, consentendo lo studio delle interazioni del plasma in modo controllato.

Gianluca Gregori dell'Università di Oxford afferma che i telescopi non sono in grado di vedere i dettagli molto piccoli degli oggetti nello spazio lontano. Gli esperimenti di laboratorio verificheranno se le previsioni dei modelli al computer siano corrette. Gregori sottolinea anche l'importanza di una collaborazione a livello globale tra gli scienziati di diversi laboratori.

Altri istituti coinvolti sono il Lawrence Livermore National Laboratory, il Max Planck Institute for Nuclear Physics, l'Università d'Islanda e l'Instituto Superior Técnico in Portogallo. I risultati del team emergono nel tentativo di avanzare la scienza del plasma mediante la collisione di laser estremamente potenti. La ricerca sarà condotta presso il NSF OPAL Facility.