使用世界上一些最强大的激光器来点燃冲击波，以模仿星星作为超级爆炸

为了研究超新星残余的强大冲击波，弗雷德里奥菲扎和同事在实验室中创造了类似的等离子体冲击波。这里，计算机模拟揭示了两个冲击波中彼此移动的磁场的湍流结构。

在国家点火设施的实验中，斯拉克LED团队发现了一些关于超诺瓦斯如何将带电粒子提升到几乎光速的新细节。

当星星爆炸作为超级游戏时，它们会在围绕它们的等离子体中产生冲击波。如此强大的是这些冲击波，它们可以充当粒子加速器，粒子加速器爆炸粒子，称为宇宙射线，几乎光速进入宇宙。然而，究竟他们究竟是多么遗憾的是一个谜。

现在，科学家通过在实验室中创建震荡的震荡版本来设计一种新的途径来研究天体物理冲击波的内部工作。他们发现天文学观察不能看到的天体物理冲击在非常小的鳞片上发动湍流 - 这有助于在他们的最终，令人难以置信的速度上击败冲击波踢到冲击波。

“这些都是迷人的系统，而是因为他们是如此遥远，很难研究它们，”能源斯特克斯国家加速器实验室的高级员工科学家Friuuza弗雷德里奥菲扎说，他领导了新的研究。“我们并不试图在实验室中制作超新星残余物，但我们可以了解有关在那里的天体物理震荡物理学和验证模型的物理学。”

注射问题

Supernovas周围的天体物理冲击波并不像Shockwaves和Sonic Booms在超音速喷射器前面形成的。不同之处在于，当一个星际时，它形成了物理学家在离子和自由电子的周围气体中触摸碰撞休克或等离子体。作为空气分子的而不是彼此挤进彼此，而是透明电子和离子被迫以这种方式和等离子体内的强烈的电磁场。在此过程中，研究人员已经解决了，超新加达残余冲击产生强大的电磁场，可以多次将带电粒子反弹，并加速它们以极高速度。

为了模仿超新星残余的冲击波，斯拉克研究人员及其同事们在两个碳目标的国家点火设施中射击了强大的激光，彼此送到两种等离子体。在那里他们遇到的地方，等离子体形成了类似于在天体物理冲击中所见的冲击波。

然而，存在问题。粒子已经必须快速移动，以便能够首先摇晃震动，并且没有人确保将粒子达到速度。解决这个问题的显而易见的方法，称为注射问题，将是研究超级游戏，看看它们周围的等离子体是什么。但是，即使是最近的超级光年之外，也无法简单地指出望远镜并获得足够的细节以了解发生的事情。

幸运的是，他的博士生博士生Anna Grassi和同事有另外一个想法：他们试图模仿实验室中超新星残留的冲击波条件，草图的计算机模型可能是可行的。

最重要的是，该团队需要创建一个快速的漫射冲击波，可以模仿超新星残余冲击。他们还需要表明，等离子体的密度和温度以与那些冲击的模型一致的方式增加 - 当然，他们想了解冲击波是否会在非常高的速度下射出电子。

点燃冲击波

为了实现这样的事情，团队在劳伦斯利弗莫尔国家实验室的DOE用户设施中前往国家点火设施。在那里，研究人员在一副碳板上射出了世界上最强大的激光，形成了一对等离子体流直接互相前面。当流动相遇时，光学和X射线观测显示，团队正在寻找的所有功能，这意味着它们在实验室中生产的一个冲击波类似于超新星残余震惊的条件。

最重要的是，他们发现，当形成冲击时，它确实能够将电子加速到几乎光的速度。他们观察到与基于测量的休克特性的加速度一致的最大电子速度。然而，这些电子如何达到这些高速的微观细节仍然不清楚。

幸运的是，模型可以帮助揭示一些优点，首先是针对实验数据的基准测试。“我们看不到粒子如何在实验中获得能量的细节，更不用说在天体物理观察中，这就是模拟真正发挥的地方，”基。

实际上，计算机模型揭示了电子注入问题的解决方案。冲击波本身的瘟动电磁场似乎能够将电子速度提升到粒子可以逃离冲击波并再次横回Fiuza说，更快地获得更多速度。事实上，让粒子足够快速越过冲击波的机制似乎与当冲击波使粒子变得达到天文速度时的颗粒，即在较小的规模上相当类似。

对未来

然而，问题仍然存在，在未来的实验中，研究人员将在加速的那一刻调查电子能量，以研究电子能量如何随着冲击波的距离而变化，详细测量电子。“Fiuza说，将进一步限制计算机模拟，并帮助他们发展更好的模型。也许最重要的是，它们也将看质子，而不仅仅是电子，被冲击波解雇，团队希望的数据将更多地揭示这些天体物理粒子加速器的内部工作。

更一般地说，调查结果可以帮助研究人员超出天文观测或航天器的局限性，对我们的太阳系中的大量驯化震动的观察。“这项工作开辟了一种新的方法来研究实验室的超新星残余冲击的物理学，”Fiuza说。

其他提交人包括来自Lawrence Livermore国家实验室的研究人员;罗切斯特大学;密歇根大学;普林斯顿大学;马萨诸塞州理工学院;加拿大艾伯塔大学;德国弗里德里希亚历山大大学埃尔兰根纽伦堡;牛津大学，英国;和日本大阪大学。该研究得到了能源科学办公室的支持。

参考：由F.Fiuza，GF Swadling，A. Grassi，Hg rinderknecht，DP Higginson，DD Ryutov，C.Bruulsema，RP Drake，S. Funk，S. Glenzer，G. Glenzer，G.Grenzer，G. Gregori ，CK Li，BB Pollock，BA Remington，JS Ross，W.Rozmus，Y.Sakawa，A. Spitkovsky，S. Wilks和H.S. 2020年6月8日公园，自然物理.DOI：
10.1038 / s41567-020-0919-4