การจำลองฟิสิกส์ของซุปเปอร์โนวา การระเบิดในห้องปฏิบัติการ บาคาร่า ต้องสร้างสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เพื่อสิ่งนี้ คุณต้องใช้เลเซอร์ขนาดใหญ่จริงๆ ซึ่งสามารถพบได้ในไม่กี่แห่งในโลก เช่น NIF, National Ignition Facility ที่ Lawrence Livermore และ OMEGA Laser Facility ที่มหาวิทยาลัย Rochester ในนิวยอร์ก
ที่ทั้งสองแห่ง เลเซอร์หนึ่งตัวจะถูกแยกออกเป็นหลายคาน
เลเซอร์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกที่ NIF มี 192 ลำ คานแต่ละอันถูกขยายเพื่อเพิ่มพลังงานอย่างทวีคูณ จากนั้น คานบางส่วนหรือทั้งหมดได้รับการฝึกฝนบนชิ้นงานขนาดเล็กและได้รับการออกแบบมาอย่างดี เลเซอร์ของ NIF สามารถส่งพลังงานได้มากกว่า 500 ล้านล้านวัตต์ในชั่วพริบตา โดยจะแซงหน้าการใช้พลังงานทั้งหมดในสหรัฐอเมริกาไปเป็นพันเท่า
การทดลองเดียวที่ NIF หรือ OMEGA เรียกว่า shot เป็นการระเบิดครั้งเดียวจากเลเซอร์ และแต่ละช็อตก็มีการผลิตจำนวนมาก โอกาสในการใช้สิ่งอำนวยความสะดวกขั้นสูงดังกล่าวมีน้อยมาก และนักวิจัยต้องการแก้ไขรายละเอียดทั้งหมดเพื่อให้มั่นใจว่าการทดลองจะประสบความสำเร็จ
เมื่อการยิงกำลังจะเกิดขึ้น จะมีกลิ่นอายของการเปิดตัวในอวกาศ ผู้ปฏิบัติงานตรวจสอบสิ่งอำนวยความสะดวกจากห้องควบคุมที่เต็มไปด้วยหน้าจอ เมื่อใกล้ถึงเวลาที่เลเซอร์ระเบิด เสียงเริ่มนับถอยหลัง: “สิบ เก้า แปด …”
Jena Meinecke นักฟิสิกส์พลาสมาแห่งมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ดผู้ซึ่งเคยทำงานในการทดลองที่ NIF และอุปกรณ์เลเซอร์อื่นๆ กล่าวว่า “เมื่อพวกเขานับถอยหลังสำหรับการยิงของคุณ หัวใจของคุณจะเต้นแรง ในขณะถ่ายภาพ “คุณต้องการให้โลกสั่นสะเทือน” คูรานซ์กล่าว แต่คุณอาจได้ยินเพียงเสียงสั้นๆ แทน นั่นคือเสียงของการปล่อยประจุจากตัวเก็บประจุซึ่งเก็บพลังงานจำนวนมากไว้ในแต่ละช็อต
จากนั้นก็เกิดความบ้าคลั่งเพื่อตรวจสอบผลลัพธ์และพิจารณาว่าการทดลองประสบความสำเร็จหรือไม่ “มันทำให้อะดรีนาลีนหลั่งออกมามาก” คูแรนซ์กล่าว
เลเซอร์ไม่ใช่วิธีเดียวในการตรวจสอบฟิสิกส์ของซุปเปอร์โนวาในห้องแล็บ นักวิจัยบางคนใช้กระแสไฟฟ้าแรงสูงที่เรียกว่าพลังงานพัลซิ่ง คนอื่นใช้ระเบิดจำนวนเล็กน้อยเพื่อจุดชนวนระเบิด เทคนิคต่างๆ สามารถใช้เพื่อทำความเข้าใจขั้นตอนต่างๆ ในชีวิตของซุปเปอร์โนวาได้
ช็อคจริงๆ
ปาร์คเต็มไปด้วยความกระตือรือร้นในระดับจักรวาล พร้อมที่จะปะทุเพื่อตอบสนองต่อกลุ่มข้อมูลใหม่หรือความสำเร็จครั้งใหม่ในการทดลองของเธอ การสร้างฟิสิกส์ของซุปเปอร์โนวาขึ้นใหม่ในห้องแล็บนั้นน่าทึ่งมากจริงๆ เธอกล่าว “มิฉะนั้นฉันจะไม่ทำงาน” นอกเหนือจาก Spitkovsky และ Fiuza แล้ว Park เป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์มากกว่าหนึ่งโหลที่เกี่ยวข้องกับการทดลองการกระแทกแบบไร้การชนกันของ Astrophysical ด้วยการทำงานร่วมกันของ Lasers หรือ ACSEL ซึ่งเป็นภารกิจที่ Park ได้เริ่มดำเนินการเมื่อสิบปีที่แล้ว โฟกัสของพวกเขาคือคลื่นกระแทก
ผลจากการป้อนพลังงานอย่างรุนแรง คลื่นกระแทกจะถูกทำเครื่องหมายด้วยอุณหภูมิ ความหนาแน่น และความดันที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน บนโลก คลื่นกระแทกทำให้เกิดโซนิคบูมของเครื่องบินไอพ่นความเร็วเหนือเสียง เสียงฟ้าร้องในพายุ และคลื่นแรงดันที่สร้างความเสียหายซึ่งอาจทำให้กระจกแตกหลังจากการระเบิดครั้งใหญ่ คลื่นกระแทกเหล่านี้ก่อตัวเมื่อโมเลกุลของอากาศชนกัน ซ้อนโมเลกุลให้เป็นคลื่นที่มีความหนาแน่นสูง ความดันสูง และอุณหภูมิสูง
ในสภาพแวดล้อมของจักรวาล คลื่นกระแทกไม่ได้เกิดขึ้นในอากาศ แต่ในพลาสมา ซึ่งเป็นส่วนผสมของโปรตอน อิเล็กตรอน และไอออน อะตอมที่มีประจุไฟฟ้า ที่นั่น อนุภาคอาจกระจายตัวมากพอที่จะไม่ชนกันโดยตรงเหมือนในอากาศ ในพลาสมาดังกล่าว การรวมตัวกันของอนุภาคเกิดขึ้นทางอ้อม ซึ่งเป็นผลมาจากแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่ผลักและดึงอนุภาค Gianluca Gregori นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ดซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ ACSEL กล่าวว่า “ถ้าอนุภาคเปลี่ยนวิถี เป็นเพราะรู้สึกว่าเป็นสนามแม่เหล็กหรือสนามไฟฟ้า
แต่แน่นอนว่าสนามเหล่านั้นก่อตัวและเติบโตอย่างไร และผลของคลื่นกระแทกนั้นเป็นอย่างไร ยากที่จะถอดรหัส นักวิจัยไม่มีทางเห็นกระบวนการนี้ในซุปเปอร์โนวาของจริง รายละเอียดมีขนาดเล็กเกินไปที่จะสังเกตด้วยกล้องโทรทรรศน์
คลื่นกระแทกเหล่านี้ซึ่งเรียกว่าคลื่นกระแทกที่ไม่มีการชนกันนักฟิสิกส์ที่หลงใหล “อนุภาคในแรงกระแทกเหล่านี้สามารถเข้าถึงพลังงานที่น่าอัศจรรย์ได้” สปิตคอฟสกีกล่าว ในซากซุปเปอร์โนวา อนุภาคสามารถรับอิเล็กตรอนได้มากถึง 1,000 ล้านล้านโวลต์ ซึ่งมากกว่าอิเล็กตรอนหลายล้านล้านโวลท์ที่ไปถึงเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ที่สุดที่มนุษย์สร้างขึ้น Large Hadron Collider ใกล้เจนีวา แต่วิธีที่อนุภาคสามารถท่องคลื่นกระแทกซูเปอร์โนวาเพื่อให้ได้พลังงานที่น่าประหลาดใจนั้นยังคงเป็นเรื่องลึกลับ บาคาร่า
