Maždaug prieš 14 milijardų metų visa Visatoje esanti medžiaga kilo spontaniškai iš vieno, be galo mažo, be galo tankaus spektro. Galima sakyti, kad šis įvykis - Didysis sprogimas - buvo didžiausias sprogimas per visą Visatos istoriją. Dabar mokslininkai žvelgia į mažiausius sprogimus Visatoje - mažus cheminius sprogimus 2 colių pločio (5 centimetrų) vamzdyje - bando paaiškinti, kaip galėjo įvykti tas pirmapradis sprogimas.
Anot naujojo tyrimo, paskelbto ketvirtadienį (spalio 31 d.) Žurnale „Science“, kiekvieno sprogimo kosmose - nesvarbu, ar tai žvaigždė, einanti ant supernovos, ar paskutinis benzino lašas, deginantis jūsų automobilio variklyje - seka panašus rinkinys taisykles.
Vis dėlto tas taisykles ypač sunku nustatyti dėl neapibrėžtų sprogimų (įvykusių lauke, be sienų ar užtvarų, į kuriuos būtų galima įeiti), nes šie sprogimai iš liepsnos grynuolio gali virsti chaotišku ugnies kamuoliu, kuriam, atrodo, nėra provokacijos. . Dabar, ištyrę kontroliuojamų cheminių sprogimų seriją savo laboratorijoje, tyrimo autoriai teigė, kad jie suprato „nevienodų sprogimų„ vieningą mechanizmą “, kuris susieja mažiausius ir didžiausius visatos sprogimus.
Raktas, kurį rado komanda, yra neramumai; Esant pakankamai turbulencijai, liepsnojančiai liepsnai, gali susidaryti didelis slėgis, kol liepsna skleidžia smūgio bangą, sukeliančią sprogimą. Šis atradimas gali būti kritinė priemonė tiksliai suprasti, kaip atsiranda supernovos, ir netgi gali suteikti mokslininkams užuominų apie tai, kaip Didysis sprogimas spontaniškai išsivystė iš materijos branduolio į visatą, kaip mes ją žinome, teigė tyrėjai.
„Mes apibrėžėme kritinius kriterijus, pagal kuriuos galime ugdyti liepsną, kad patys sukeltų savo turbulenciją, spontaniškai įsibėgėtų“ ir tada sprogs “, - sakoma tyrimo bendraautorės Kareem Ahmed, Centrinės Floridos universiteto profesoriaus docento, pranešime. "Kai pradėjome gilintis, mes supratome, kad tai yra susiję su tuo pačiu giliu dalyku, kaip Visatos kilmė".
Sprogimai gali išlaisvinti energiją dviem būdais: per defliaciją, kai liepsna skleidžia slėgio bangas, kurios juda lėčiau nei garso greitis (pagalvokite, kad mirganti žvakė skleidžia šilumą), arba detonaciją, kai bangos juda į išorę viršgarsiniu greičiu (pagalvokite apie TNT lazdą). sprogo). Daugeliu atvejų deflagracija gali sukelti detonaciją, ir tas perėjimas (žinomas kaip deflagration to detonation jeb DDT perėjimas) yra esminis dalykas paaiškinant, kaip veikia supernovos, rašo tyrimo autoriai.
Ankstesnių tyrimų modeliavimas parodė, kad liepsna deflagracijos metu gali savaime įsibėgėti, jei jos patiria daug neramumų. Šis pagreitis sukelia stiprias smūgio bangas, dėl kurių liepsna tampa nestabili, o tai galiausiai įvykį gali paversti žiauria detonacija.
Šis procesas galėtų paaiškinti, kaip balti nykštukai (kompaktiški kadaise galingų žvaigždžių lavonai) gali smirdyti kosmose milijonus metų, prieš spontaniškai išsiverždami į supernovų sprogimus. Tačiau DDT supernovos sprogimo paaiškinimas buvo tik patvirtintas modeliavimu ir niekada nebuvo išbandytas. (Supernovas, kaip žinoma, sunku sukurti Žemėje, nepatiriant didelių medicininių ir priežiūros išlaidų.) Taigi savo naujame tyrime tyrėjai išbandė procesą per mažus cheminius sprogimus, kurie gali išsivystyti taip, kaip nutolusi supernova.
Komanda uždegė jų sprogimus specialiu prietaisu, vadinamu turbulenciniu smūgio vamzdžiu, tuščiaviduriu, 5 pėdų ilgio (1,5 metro), 1,8 colio pločio (4,5 cm) vamzdeliu, užkimštu kibirkštiniu uždegikliu viename gale. Kitas vamzdžio galas buvo paliktas atviras (leidžiantis nenuosekliam sprogimui), o visas aparatas buvo išklotas kameromis ir slėgio davikliais.
Komanda užpildė vamzdelį įvairios koncentracijos vandenilio dujomis, tada užsidegė liepsna. Kai ji išsiplėtė ir judėjo link atviro vamzdžio galo, liepsna prasiskverbė pro mažytes groteles, kurios padarė ugnį vis labiau neramią. Slėgis, sumontuotas prieš turbulentišką liepsną, galiausiai sukuria viršgarsines smūgio bangas ir sukelia detonaciją, kuri vamzdžio ilgį padidino iki penkiskart didesnio už garso greitį. (Dėl šių kontroliuojamų sprogimų nė vienas mokslininkas nebuvo sužeistas.)
Remdamiesi cheminės liepsnos eksperimentų rezultatais, tyrėjai sukūrė naują modelį, skirtą imituoti, kaip supernovos sprogimai galėtų sprogti panašiomis sąlygomis. Mokslininkai nustatė, kad atsižvelgiant į tinkamą tankį ir medžiagos tipą žvaigždės viduje, baltojo nykštuko deginamas vidus iš tiesų gali sukurti pakankamai neramių bangų, kad galėtų sukelti spontanišką sprogimą, kaip kad ir laboratorijoje matomi.
Šie rezultatai, jei bus patvirtinti tolesniais tyrimais, padės ne tik išplėsti mūsų žinias apie žvaigždžių sprogimus; jie taip pat galėtų pagerinti mūsų supratimą apie (žymiai mažesnius) sprogimus, kurie stumia mūsų automobilius, lėktuvus ir erdvėlaivius čia, Žemėje, sakė tyrėjai. Laikykite ausis atviras, kol dar nepasirodys didesni kirpčiukai.
