Фронт как ускоритель: Частицы над нами
Немало процессов, идущих на просторах Вселенной, действуют, как ускорители частиц. Мощные магнитные поля разгоняют частицы космического излучения практически до скорости света — как это происходит, скажем, в Большом Адронном Коллайдере. Однако в коллайдере это происходит шаг за шагом, через серию последовательных ускорений. Видимо, так же постепенно все происходит и в космосе — к такому выводу пришли европейские исследователи, работающие с группой спутников Cluster.
Здесь стоит сделать отступление и рассказать о фронте ударной волны, который образует в своем движении наша планета. Земля создает его действием своего глобального магнитного поля, проносясь сквозь потоки заряженных частиц солнечного ветра — примерно как нос корабля создает волну, скользя сквозь толщу воды. 9 января 2005 года четверка спутников Cluster прошла сквозь этот фронт, и хотя все заняло какую-то четверть секунды, успела собрать бесценные данные о происходящем в этой области.
В частности, было показано, что здесь резко, скачком возрастает электронная температура, создавая отличные условия для ускорения заряженных частиц. Само по себе это не стало новостью, однако ученых заинтересовали конкретные детали происходящего — в частности, толщина фронта ударной волны, от которой зависит его способность служить ускорителем; она составила около 17 км.
Ранее на эту тему проводились лишь теоретические изыскания, позволившие указать верхнюю планку — 100 км. Однако намного более тонкий фронт ударной волны делает его более эффективным ускорителем, способным придать заряженным частицам весьма внушительный первоначальный толчок.
Всевозможные ударные волны очень часто встречаются во Вселенной, они появляются везде, где быстро движущаяся среда сталкивается с препятствием или с другой средой. Такое происходит не только с планетами, но и с взрывающимися звездами, черными дырами и целыми галактиками.
Видимо, именно такие служат первоначальными ускорителями, разгоняющими частицы, которые затем, уже под действием различных магнитных полей, шаг за шагом достигают колоссальных скоростей, приближаясь к скорости света.
По пресс-релизу ESA