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什么引起了宇宙大爆炸?科学家发现爆炸机制 实验室重现宇宙起源

时间:2019-02-19 19:40:02

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什么引起了宇宙大爆炸?科学家发现爆炸机制 实验室重现宇宙起源

宇宙的起源始于大爆炸,但是直到现在,超新星爆炸的点火方式一直是个谜。当恒星死亡时,它们会留下被称为超新星的爆炸性遗产,通常它比其宿主星系耀眼。这样的爆炸可能导致了宇宙的创造。因此我们可以说这次爆炸一定是规模巨大的,是迄今为止宇宙所经历过的最大的一次,因为此后再没有其他宇宙被创造出来。

然而在中佛罗里达大学(UCF)的实验室里,科学家们用一根2×2英寸的试管重现了可能导致大爆炸的爆炸,这样的爆炸机制可能诞生了我们所知的宇宙。

10月31日发表在《科学》杂志的新研究中,研究人员详细介绍了可能引起爆炸的机制,这对于科学家用来理解宇宙起源的模型至关重要。

该研究的合著者、中佛罗里达大学机械和航空航天工程系助理教授卡里姆·艾哈迈德解释说,他们们定义了一个关键的标准,在这个标准下,可以让火焰自行产生湍流,自发加速,并转变为爆炸。他们利用湍流来加强反应的混合,使之转变成剧烈的反应,并最终形成超新星,简单来说就是恒星爆炸。概括地说,科学家把一个火焰简化,使其以五倍音速的速度反应。

加州大学圣迭戈分校机械与航空航天工程系助理教授卡里姆·艾哈迈德,最初是在探索高超音速喷气推进的方法,测试发动机的推进力以使航空和太空旅行工具能够以高超音速飞行。作为实验的一部分,他还测试了非常活跃的火焰,因此意外发现了产生类似大爆炸的有趣爆炸机制。

当研究小组开始更深入地研究时,立刻意识到这与宇宙起源一样深远。他们的研究发现了可以实现被动火焰转化为非常活跃的火焰之间的机制。到了一定程度就会引发爆炸,本质上就是超新星。

研究发现的关键是在无限制的火焰中加入适量的湍流并将其混合,直到火焰自我延续,这时火焰开始燃烧吸收的能量,导致5马赫的高超音速超新星爆炸。

质量比太阳大10到100倍的恒星死亡会产生超新星爆炸。在我们银河系这样的星系中,超新星爆炸大约每50年发生一次。但是这些爆炸最初如何点燃仍然是一个谜。在其死亡期间,恒星将开始燃烧,消耗氧气和碳,然后经历加速过程和以强烈爆炸结束的过渡模式。

这一发现的应用可能包括更快的空中和太空旅行,以及更先进的发电技术,包括在燃烧中使用的所有产品都转化为能量时产生零排放的反应。该发现是通过使用一种独特的湍流激波管实现的,这种激波管可以允许在封闭的环境中产生爆炸并进行分析。超高速激光及照相机被用来记录和测量爆炸,并帮助指出需要哪些因素才能使得火焰达到一个临界点实现高超音速,剧烈的反应。

UCF的推进和能量研究实验室是该项研究进行的地方,该实验室拥有美国唯一的用于测试高超音速反应的湍流激波管。

该研究的四位合著者分别来自康涅狄格大学机械工程系、UCF机械和航空航天工程系、海军研究实验室以及空军研究实验室。这项研究得到了美国空军科学研究办公室的资助。计算资源由美国国防部高性能计算现代化项目前沿项目和海军研究实验室提供。

参考:/releases//10/191031154921.htm

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