Ученые восстанавливают магнитные поля умирающих звезд в лабораторных условиях

:  Ученым Университета Суррея (Англия) удалось зафиксировать образцы поведения атомов вещества, находящегося под влиянием мощного магнитного поля, характерного для умирающих звезд (белых карликов). Поведение вещества в условиях сверхмощных магнитных полей умирающих звезд, известных как белые карлики, было восстановлено в лабораторных условиях на Земле. Этот прорыв стал возможным благодаря устройствам, сделанным из кремния, окруженного слоем фосфора, что очень напоминает большинство компьютерных микрочипов.

«Мы, в некоторой мере, всегда контактируем с секретами умирающих звезд, пользуясь нашими компьютерами и мобильными телефонами», говорит ведущий автор исследования Эллис Бойер, физик Университета Суррея (Англия), занимающаяся изучением конденсированных веществ.

Солнце, вместе с около 90% других звезд нашей галактики, когда-нибудь закончит свой жизненный цикл, превратившись в белого карлика, состоящего из тусклого отмирающего ядра. Эти охлаждающиеся умирающие звезды так же широко распространены, как и солнцеподобоные светила, а, поскольку их размеры не превышают земных, то масса таких объектов равняется 40-90% солнечной.

Белые карлики обладают мощными магнитными полями, намного сильнее того, что есть у нашей планеты. Например, сила магнитного поля около поверхности Земли колеблется от 30 до 60 миллионных тесла (единица измерения индукции магнитного поля), а показатели белых карликов могут достигать 100000 тесла.

«Рассмотрев эти данные в контексте, можно предположить, что, если бы магнит от холодильника подобной мощности был помещен в центре таких городов как Нью-Йорк или Лондон, все электрокардиостимуляторы довелось бы убрать, чтобы не подвергать их пагубному влиянию», говорит Бойер. «Поля мощностью в 1000 тесла могут быть созданы в лабораторных условиях, но это будет продолжаться несколько частиц секунды, а все электронное оборудование вокруг выйдет из строя».

Новый состав

Понимание поведения атомов, находящихся в зоне влияния сильных магнитных полей, спровоцировало существенный научный интерес. Например, недавние исследования обнаружили, что в таких полях могут существовать вещества, до этого неизвестные науке, такие как молекулы гелия, состоящие из двух атомов.

Тем не менее, ведутся споры насчет поведения атомов, находящихся под влиянием настолько мощных полей. Существующие теории не могут быть проверены на практике с использованием магнитных полей, сгенерированных на Земле.

Чтобы узнать больше о белых карликах, а также их невероятных магнитных полях ученые попытались провести симуляцию состояния умирающей звезды в лабораторных условиях, используя для этого образцы кремния с примесью фосфора. Атомные свойства фосфора подражают водородным, создавая, таким образом, некое подобие умирающей звезды.

«Поначалу причины проведения эксперимента были совсем другими», говорит Бойер. «Большинство из нас работает над использованием атомов, подобных фосфорным, для создания основ квантового компьютера, технологии, которая полагается на квантовую природу вещества и должна обладать намного более мощными вычислительными способностями».

«Мы хотели знать, как эти атомы ведут себя под влиянием магнитных полей, чтобы найти способ эффективной манипуляции атомными массами. Потом мы заметили, что в легкодоступном магнитном поле электроны изучаемых атомов начинают вести себя совершенно по-другому. Магнитное поле влияет на них сильнее, чем на атомное ядро, вокруг которого они вращаются», добавляет Бойер.

Космическая связь

Еще один из авторов исследования Бен Мердин (Университет Суррея), владеющий немалыми познаниями в астрофизике, обращает внимание на то, что «такой же процесс имеет место быть в зоне влияния белых карликов».

Ученые сравнили свет, испускаемый атомами фосфора под влиянием магнитного поля в лаборатории, с тем, который идет от атомов гидрогена вокруг умирающих звезд. Они обнаружили, что атомы фосфора в магнитном поле мощностью в несколько десятков тесла вели себя подобно атомам гидрогена, на которые действует поле в несколько десятков тысяч тесла.

«Используя магнитное поле мощностью в 30 тесла, доступное в нескольких мировых лабораториях, можно воспроизвести тот же физический процесс, который наблюдается среди белых карликов», говорит Бойер. «Мы смогли воспроизвести некоторые из наиболее экстремальных условий нашей галактики».

Будущие исследования должны проанализировать, как ведут себя другие вещества в предполагаемой зоне влияния белых карликов. Такие условия можно будет воспроизвести при помощи серы и селена. Исследовательская работа вполне возможно приведет к открытию новых видов магнитных химических связей, говорят ученые.

Детальный отчет об этом исследовании можно найти в журнале «Природные Связи» за 12 февраля 2013 года.

comments powered by HyperComments

Также читайте