相对论性对等离子体束的实验实现
等离子体物理
2024-06-14 v1 高能天体物理现象
高能物理 - 实验
摘要
相对论性电子-正电子等离子体在极端天体物理环境中普遍存在，例如黑洞和中子星磁层，其中吸积驱动的喷流和脉冲星风预计富含这种对等离子体。由于带电组分的物质-反物质对称性，其行为与典型的电子-离子等离子体截然不同，并且它们在这些致密天体动力学中的作用被认为是基础性的。迄今为止，我们在实验中无法在准中性束中产生大量正电子，这限制了对电子-正电子对等离子体的理解，仅限于相当有限的简单数值和分析研究。我们展示了首次实验结果，证实了利用CERN超级质子同步加速器（SPS）的440 GeV/c束流产生了高密度、准中性、相对论性电子-正电子对束。所产生的对束体积填充了多个德拜球，因此能够维持集体等离子体振荡。我们的工作开辟了直接探测对等离子体微观物理的可能性，超越了准线性演化，进入难以通过模拟或天文观测测量的领域。
引用
@article{arxiv.2312.05244,
title = {Laboratory realization of relativistic pair-plasma beams},
author = {C. D. Arrowsmith and P. Simon and P. Bilbao and A. F. A. Bott and S. Burger and H. Chen and F. D. Cruz and T. Davenne and I. Efthymiopoulos and D. H. Froula and A. M. Goillot and J. T. Gudmundsson and D. Haberberger and J. Halliday and T. Hodge and B. T. Huffman and S. Iaquinta and F. Miniati and B. Reville and S. Sarkar and A. A. Schekochihin and L. O. Silva and R. Simpson and V. Stergiou and R. M. G. M. Trines and T. Vieu and N. Charitonidis and R. Bingham and G. Gregori},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.05244},
year = {2024}
}
备注
14 pages, 8 figures