年輕恒星噴發(fā)出威力無(wú)比的離子束，強(qiáng)磁場(chǎng)效應(yīng)激發(fā)了恒星的大噴發(fā)。一支國(guó)際科學(xué)團(tuán)隊(duì)使用了激光和強(qiáng)磁場(chǎng)技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬了天體物理的噴流現(xiàn)象，首次驗(yàn)證了天體噴流的物理機(jī)制。天體物理現(xiàn)象的噴流在太空中展示了瑰麗而奇特的景象，從黑洞、類星體和原恒星的中心噴發(fā)出晶瑩透亮的輻射物質(zhì)，好似宇宙的“超級(jí)探照燈”，在太空中綿延了數(shù)光年的長(zhǎng)度。國(guó)際科學(xué)團(tuán)隊(duì)以德國(guó)科學(xué)家為主，他們第一次通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M的手段成功地再現(xiàn)了天體噴射現(xiàn)象，年輕恒星如何形成了噴流輻射？實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，強(qiáng)磁場(chǎng)在其中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

德國(guó)德累斯頓——羅森多夫·赫爾姆霍茨研究中心（HZDR的科學(xué)家將噴流項(xiàng)目的研究成果發(fā)表在《科學(xué)》雜志，不僅解釋了天體噴射的物理機(jī)制，而且相關(guān)的研究成果可用于對(duì)癌癥病人的放射性治療。天體噴流的發(fā)生與在特定空間形成的旋轉(zhuǎn)性物質(zhì)碟盤(pán)有關(guān)，從旋轉(zhuǎn)碟盤(pán)的中心爆發(fā)出細(xì)薄而緊湊的直線型光束噴流。碟盤(pán)中心的輻射型光束噴流和旋轉(zhuǎn)碟盤(pán)的組合體好似“宇宙的陀螺”。天文學(xué)家對(duì)恒星的形成過(guò)程進(jìn)行了觀測(cè)，他們?cè)缫寻l(fā)現(xiàn)了星系的圓盤(pán)結(jié)構(gòu)，從星系圓盤(pán)的中心發(fā)出了細(xì)薄的光束噴流，一直以來(lái)，科學(xué)家對(duì)其中的機(jī)理感到束手無(wú)策。

天體噴流的發(fā)生機(jī)制似乎逃避了科學(xué)家的認(rèn)知范圍，HZDR和歐、美、亞洲國(guó)家的科研人員展開(kāi)了共同合作，國(guó)際科學(xué)團(tuán)隊(duì)在法國(guó)激光應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室（LULI）成功地模擬了天體噴流現(xiàn)象，他們用強(qiáng)激光照射了一塊特制的塑料樣品，在“激光靶子”樣品中運(yùn)動(dòng)的電子在高能光子的激發(fā)下產(chǎn)生了集聚效應(yīng)，固體的塑料樣品在激光束的照射下變成了導(dǎo)電的等離子體，HZDR輻射物理研究所的主任托馬斯·考恩教授解釋說(shuō)，應(yīng)用激光技術(shù)制成了等離子體，這是通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段解決問(wèn)題的第一步。

由電子和離子組成的小規(guī)模云狀物快速地?cái)U(kuò)散，好似年輕恒星在形成的過(guò)程中集聚了大量熱物質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境模擬了微型版本的年輕恒星，實(shí)驗(yàn)方法有一個(gè)特別之處，等離子體暴露在非常強(qiáng)大的脈沖磁場(chǎng)中，目的是檢驗(yàn)等離子體在強(qiáng)磁場(chǎng)中的物理效應(yīng)。研究人員感到了驚訝，處在強(qiáng)大磁場(chǎng)的等離子體各向分散，在集聚的過(guò)程中形成了中心空虛的聚合體，最終產(chǎn)生了向外噴發(fā)的激波，形成了十分細(xì)薄而緊湊的光束噴流。在對(duì)實(shí)驗(yàn)條件參數(shù)分析的基礎(chǔ)上，他們將實(shí)驗(yàn)結(jié)果推廣到對(duì)宇宙噴流現(xiàn)象的解釋。

光束噴流持續(xù)了短暫的20納秒或十億分之一秒，拿一雙蒼蠅翅膀的拍打節(jié)奏進(jìn)行對(duì)比，蒼蠅翅膀一次的拍打時(shí)間超過(guò)了光束噴流發(fā)生時(shí)間的10萬(wàn)倍。在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境制成了等離子體結(jié)構(gòu)，模擬了大約6歲恒星發(fā)射的噴流。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目煽啃缘玫搅颂煳挠^測(cè)的檢驗(yàn)。從過(guò)去20年太空望遠(yuǎn)鏡收集的數(shù)據(jù)來(lái)看，天體噴流現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)?zāi)M的結(jié)果相符。通過(guò)X—射線望遠(yuǎn)鏡對(duì)天體噴流進(jìn)行了觀測(cè)，這與在實(shí)驗(yàn)環(huán)境形成的等離子體噴射光束有相似性。噴流的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷谝淮螏椭茖W(xué)家對(duì)天體噴流現(xiàn)象進(jìn)行了合理解釋。

實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂紤]了單一的磁場(chǎng)因素，科研人員在之前的研究中分析了天體結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的因素，年輕恒星的旋轉(zhuǎn)影響了噴流的形成。在實(shí)驗(yàn)室制成的等離子聚合體噴流有助于在物理醫(yī)學(xué)等工程物理領(lǐng)域的應(yīng)用和創(chuàng)新。受益于強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的成果，科研人員研制了質(zhì)子束發(fā)射的醫(yī)療設(shè)備，在醫(yī)用放射性治療的領(lǐng)域應(yīng)用了特別細(xì)薄的質(zhì)子束，為癌癥患者帶來(lái)了福音，德國(guó)HZDR的博士研究生弗洛萊恩·克羅爾主要負(fù)責(zé)輻射醫(yī)學(xué)物理的研究。在實(shí)驗(yàn)室制備強(qiáng)大的脈沖磁場(chǎng)，科研人員在德累斯頓高強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)了特別用途的脈沖發(fā)生器。

高強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人托馬斯·赫曼斯多夫解釋說(shuō)，合作團(tuán)隊(duì)研發(fā)了特別類型的脈沖發(fā)生器，法國(guó)科學(xué)家將強(qiáng)大磁場(chǎng)安置在一個(gè)小而封閉的實(shí)驗(yàn)室，發(fā)生器的尺寸相當(dāng)于一個(gè)衣柜，磁場(chǎng)電流達(dá)到了300千安培。一個(gè)衣柜大小的實(shí)驗(yàn)設(shè)備十分緊湊，在技術(shù)上形成了真正的挑戰(zhàn)。電子工程師設(shè)計(jì)了富有創(chuàng)造力的解決方案，他們研制的脈沖發(fā)生器不限于在實(shí)驗(yàn)室的使用，而是廣泛地應(yīng)用在工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域。脈沖發(fā)生器安置在巴黎附近的帕萊索激光實(shí)驗(yàn)室。德累斯頓研究所和法國(guó)以及其它國(guó)家的科研人員在進(jìn)一步的合作中共同探索天體噴流現(xiàn)象的物理機(jī)制。

（編譯：2014-10-22）