Нещо ново: Открит е механизъм за ускоряване на електроните до екстремни скорости

Учените за първи път показаха как природата преминава енергийния праг.

Учените се доближиха до разбирането на това как ударните вълни без сблъсъци – природните ускорители на частици – ускоряват частиците до екстремни скорости. Тези явления играят ключова роля в създаването на космическите лъчи – частиците, които преодоляват огромни разстояния в пространството.

Ново изследване, публикувано в Nature Communications, съчетава данните от сателитите на НАСА (MMS и THEMIS/ARTEMIS) с теоретичните постижения. Работата, ръководена от д-р Саввас Раптис от университета „Джонс Хопкинс“ и д-р Ахмад Лалти от университета „Нортумбрия“, предлага нов модел за ускоряване на електроните в условията на такива ударни вълни.

От десетилетия учените се опитват да разберат как електроните достигат релативистични енергии. Основният механизъм, който обяснява това, е известен като ускорението на Ферми (или дифузно шоково ускорение). Той обаче изисква начална енергия, поради което въпросът за начина, по който тази енергия се достига, остава без отговор. Новото изследване решава този проблем.

Събитието, регистрирано на 17-ти декември 2017 г., показа как електроните в района на Земята преди ударното въздействие достигат енергии от над 500 keV, въпреки че обикновено енергиите им са около 1 keV. Наблюденията показаха, че ускорението е било причинено от взаимодействието на множество механизми, включително взаимодействието на електроните с плазмените вълни и времевите структури в близката до Земята среда.

Откритията дават уникална представа за функционирането на ударните вълни и процесите на пренос на енергия във Вселената. Изследователите отбелязват, че подобни механизми могат да бъдат ключови за образуването на космически лъчи в други астрофизични структури, като остатъци от свръхнови и активни галактични ядра.

Д-р Раптис подчертава важността на комбинирането на различни мащаби на изследванията, за да се разбере естеството на процесите. А д-р Лалти допълва, че тази научна работа открива пътя за задълбочени изследвания на ускорението на частиците не само в Слънчевата система, но и извън нея.