Comprender las condiciones de todo el universo no siempre ha sido fácil, sobre todo después del descubrimiento de ambientes extremos, pero los avances tecnológicos están permitiendo a los científicos para recrear los escenarios aquí en la Tierra. En las últimas seis semanas, tres documentos relacionados con el SLAC National Accelerator Laboratory en California han mostrado la importancia de la astrofísica experimental.
Un estudio, publicado en Nature Communications , miraba a lo que ocurre en los grandes planetas gaseosos como Júpiter. Pues resulta que, bajo una gran presión y el calor, el hidrógeno se convierte en un metal.
"La comprensión de este proceso proporciona nuevos detalles sobre la formación de planetas y la evolución del sistema solar", dijo Siegfried Glenzer, jefe de alta densidad de energía del SLAC División de Ciencia y el co-investigador principal del estudio, en uncomunicado . "A pesar de que la transición ya había sido predicho en la década de 1930, nunca hemos tenido una ventana directa en los procesos atómicos."
El experimento se llevó a cabo en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore de la Universidad de California, donde los científicos utilizaron un láser de alta potencia llamado Janus para comprimir y deuterio de calor, una forma pesada de hidrógeno, a 250.000 veces la presión a nivel del mar y 3.870 grados Celsius (7.000 grados Fahrenheit). Esto lo convirtió en un fluido metálico ionizado, similar a la encontrada en Jupiter.
Otro equipo utilizó los instrumentos disponibles en el SLAC para calentar instantáneamente hasta la superficie de una muestra de grafito y, a continuación, utiliza rayos X para observar cómo cambia la muestra. Si bien sabemos que el calor extremo y la presión se producen durante los impactos de meteoritos, los científicos han predicho que esto podría crear un mineral llamado lonsdaleíta - un cristal a base de carbono que es más fuerte que el diamante - cuando golpea el grafito en el suelo.
"Vimos que lonsdaleíta formado para ciertas muestras de grafito dentro de unas pocas millonésimas de segundo, y a una presión de aproximadamente 200 gigapascales - 2 millones de veces la presión atmosférica a nivel del mar", dijo Dominik Kraus, autor principal de un artículo publicado también en la naturaleza comunicaciones . "Estos resultados apoyan firmemente la idea de que los impactos violentos pueden sintetizar esta forma de diamante, y que los rastros de ella en el suelo podrían ayudar a identificar sitios de impacto de meteoritos."
Los científicos también están buscando la forma de mejorar los experimentos actuales con el fin de empujar los límites de lo que puede ser probado en el laboratorio.
El estudio del plasma es compartida en astrofísica, la física fundamental, y la ingeniería.Las fuentes más extremas de plasma astrofísico son agujeros negros supermasivos, y una de las características de los astrónomos están tratando de entender es "reconexión magnética" - un fenómeno en el que las líneas de campo magnético se rompen, liberando grandes cantidades de energía asociada a las fuentes de plasma.
"Reconexión magnética se ha observado en el laboratorio antes de, por ejemplo, en experimentos con dos plasmas en colisión que se crearon con láseres de alta potencia", dijo Frederico Fiúza, el investigador principal del estudio publicado en la revista Physical Review Letters . "Aceleración de partículas no térmico Sin embargo, ninguno de estos experimentos de láser han visto - una aceleración no sólo en relación con el calentamiento del plasma. Sin embargo, nuestro trabajo demuestra que con el diseño correcto, los experimentos actuales deben ser capaces de verlo ".
Glenzer señalar que el campo de la astrofísica de laboratorio está creciendo rápidamente, con una serie de avances tecnológicos que permiten este tipo de investigaciones a realizar.
"Ahora tenemos los láseres de alta potencia para crear estados extremos de la materia, de vanguardia fuentes de rayos X para analizar estos estados en el nivel atómico, y superordenadores de alto rendimiento para ejecutar simulaciones complejas que guían y ayudan a explicar nuestros experimentos," él dijo. "Con sus capacidades sobresalientes en estas áreas, SLAC es un terreno particularmente fértil para este tipo de investigación."
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