Apmēram pirms 14 miljardiem gadu visa matērija Visumā spontāni izcēlās no viena, bezgala maza, bezgala blīva pleķa. Var droši teikt, ka šis notikums, Lielais sprādziens, bija lielākais sprādziens Visuma vēsturē. Tagad zinātnieki aplūko dažus no mazākajiem sprādzieniem Visumā - sīkiem ķīmiskiem sprādzieniem 2 collu platā (5 centimetru) mēģenē -, lai mēģinātu izskaidrot, kā tas sākotnējais sprādziens varēja notikt.
Saskaņā ar jaunā pētījuma, kas publicēts ceturtdien (31. oktobrī) žurnālā Science, autoriem, katrs sprādziens kosmosā - neatkarīgi no tā, vai tā ir zvaigzne, kas iet supernovā, vai pēdējais benzīna piliens, kas sadedzina jūsu automašīnas motoru - seko līdzīgam komplektam noteikumiem.
Tomēr šos noteikumus ir īpaši grūti noteikt nekontrolētiem sprādzieniem (tiem, kas notiek ārpus telpām un bez sienām vai barjerām, kas tos ieliek iekšā), jo šie sprādzieni no liesmu tīrradņa var pārveidoties par haotisku ugunsbumbu bez šķietamas provokācijas. . Tagad, izpētot kontrolētu ķīmisko sprādzienu sērijas savā laboratorijā, pētījuma autori sacīja, ka viņi ir izdomājuši neintegrētu sprādzienu “vienotu mehānismu”, kas sasaista vismazākos un lielākos sprādzienus Visumā.
Galvenais, komanda atrada, ir satricinājums; ar pietiekamu turbulenci, liekot liesmai riet, var izveidoties liels spiediena daudzums, līdz liesma izdala trieciena vilni, kas izsauc eksploziju. Šis atklājums varētu būt kritisks rīks, lai precīzi izprastu, kā notiek supernovas, un pat zinātniekiem varētu likt saprast, kā lielais sprādziens spontāni no matērijas pārauga Visumā, kā mēs to zinām, sacīja pētnieki.
"Mēs definējām kritiskos kritērijus, pēc kuriem mēs varam izraisīt liesmu, lai pats ģenerētu savu turbulenci, spontāni paātrinātos" un pēc tam eksplodētu, teikts pētījuma līdzautores Kareemas Ahmedas, Floridas Centrālās universitātes docentes, paziņojumā. "Kad mēs sākām rakt dziļāk, mēs sapratām, ka tas ir saistīts ar kaut ko tik dziļu kā Visuma izcelsme."
Sprādzieni var atbrīvot enerģiju divos veidos: caur deflāciju, kad liesma izdala spiediena viļņus, kas pārvietojas lēnāk nekā skaņas ātrums (domājiet, ka mirgojoša svece izdala siltumu), vai detonāciju, ja viļņi virzās uz āru virsskaņas ātrumā (domājiet, ka TNT ir nūja. eksplodējošs). Daudzos gadījumos deflagrācija var izraisīt detonāciju, un šī pāreja (pazīstama kā pāreja no deflagrācijas uz detonāciju jeb DDT) ir atslēga, lai izskaidrotu, kā supernovas eksplodē, rakstīja pētījuma autori.
Iepriekšējo pētījumu simulācijas ir parādījušas, ka liesmas deflācijas procesā var spontāni paātrināties, ja tās ir pakļautas daudzām turbulencēm. Šis paātrinājums rada spēcīgus trieciena viļņus, kas padara liesmu arvien nestabilāku, kas galu galā var pārvērst notikumu par vardarbīgu detonāciju.
Šis process varētu izskaidrot, kā baltie punduri (vienreiz vareno zvaigžņu kompaktais līķis) miljoniem gadu kosmosā var gruzdēt, pirms tie spontāni izvirdās supernovas sprādzienos. Tomēr DDT skaidrojums par supernovas eksploziju tikai kādreiz ir ticis apstiprināts simulācijās un nekad nav pārbaudīts eksperimentāli. (Supernovas ir ļoti grūti izveidot uz Zemes, neradot ievērojamas medicīniskās un uzturēšanas izmaksas.) Tātad, savā jaunajā pētījumā pētnieki pārbaudīja procesu, izmantojot virkni sīku ķīmisku sprādzienu, kas var attīstīties tāpat kā tāla supernova.
Komanda aizdedzināja savus sprādzienus īpašā ierīcē, ko sauca par turbulentu trieciencauruli - dobu, 5 pēdu garu (1,5 metru), 1,8 collu platu (4,5 cm) cauruli, kas vienā galā ir aizbāzta ar dzirksteļaizdedzi. Caurules otru galu atstāja vaļā (ļaujot neierobežotam sprādzienam), un viss aparāts tika izklāts ar kamerām un spiediena sensoriem.
Komanda piepildīja mēģeni ar dažādas koncentrācijas ūdeņraža gāzi, pēc tam uzliesmoja liesma. Paplašinoties un virzoties pret caurulītes atvērto galu, liesma izgāja cauri virknei niecīgu režģu, kas ugunsgrēku padarīja arvien vētraināku. Spiediens, kas uzstādīts turbulentās liesmas priekšā, beidzot radot virsskaņas triecienviļņus un izraisot detonāciju, kas izraisīja caurules garumu līdz piecas reizes augstākam par skaņas ātrumu. (Neviens zinātnieks netika ievainots šajos kontrolētajos sprādzienos.)
Izmantojot ķīmiskās liesmas eksperimentu rezultātus, pētnieki izveidoja jaunu modeli, lai modelētu, kā supernovas sprādzieni varētu detonēt līdzīgos apstākļos. Zinātnieki atklāja, ka, ņemot vērā pareizo vielas blīvumu un veidu zvaigznītes iekšienē, baltā pundura degošais interjers patiešām var radīt pietiekami daudz turbulentu viļņu, lai izraisītu spontānu sprādzienu, tāpat kā laboratorijā redzētie.
Šie rezultāti, ja tiks pārbaudīti turpmākajos pētījumos, darīs vairāk nekā tikai paplašinās mūsu zinātniskās zināšanas par zvaigžņu sprādzieniem; tie varētu arī uzlabot mūsu izpratni par (ievērojami mazākiem) sprādzieniem, kas dzen mūsu automašīnas, lidmašīnas un kosmosa kuģus šeit uz Zemes, sacīja pētnieki. Turiet ausis vaļā, lai lielāki sprādzieni vēl nebūtu gaidāmi.
