เครื่องบินเจ็ตหลุมดำสร้างอนุภาค ‘พลังงานลบ’ การจำลองเผยให้เห็น

ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับการกำเนิดของเจ็ตเรืองแสงรอบหลุมดำที่หมุนอย่างรวดเร็วนั้นมาจากการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ขั้นสูงที่ทำโดยนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ในสหรัฐอเมริกาและฝรั่งเศส แบบจำลองของพวกเขาอาจมีบทบาทสำคัญในการตีความการสังเกตการณ์หลุมดำแม่เหล็กไฟฟ้าและคลื่นโน้มถ่วงในอนาคตเครื่องบินไอพ่นหลุมดำเป็นแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์และคลื่นวิทยุที่สว่างที่สุด

บางส่วนที่นักดาราศาสตร์รู้จัก เครื่องบินไอพ่น

เหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อพื้นผิวหลุมดำหมุนด้วยความเร็วเชิงสัมพัทธภาพเป็นเกลียวด้วยเส้นสนามแม่เหล็ก ปฏิกิริยากับก๊าซที่ตกกระทบทำให้สนามเหล่านี้กลายเป็นเกลียวรอบแกนการหมุนของหลุมดำอย่างแน่นหนา พลังงานจำนวนมหาศาลภายในเส้นสนามขดจะค่อยๆ สลายไปโดยการสร้างคู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอน กระบวนการลดหลั่นกันสร้างกระแสพลาสม่าทรงพลังขนาดใหญ่ที่ปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาจำนวนมหาศาล

กระบวนการก่อตัวเป็นไอพ่นส่วนใหญ่ยังคงเป็นปริศนา อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์กำลังพยายามปรับปรุงความรู้ของพวกเขาโดยใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์แบบจำลองเชิงสัมพัทธภาพทั่วไป (GRMHD) แม้จะประสบความสำเร็จในการสร้างการถ่ายเทพลังงานระหว่างหลุมดำและสนามแม่เหล็กขึ้นใหม่ การจำลองเหล่านี้ต้องเผชิญกับข้อบกพร่องที่สำคัญ แทนที่จะเกี่ยวกับพลาสมาที่เกิดจากการสร้างคู่ในฐานะกลุ่มของอนุภาคแต่ละส่วน GRMHD ถือว่าพลาสมานั้นเป็นของเหลวต่อเนื่อง การประมาณคร่าวๆ ดังกล่าวหมายความว่าการแปรผันเล็กน้อยในความหนาแน่นของพลาสมา สิ่งสำคัญสำหรับการสร้างแบบจำลองไดนามิกโดยรวมอย่างแม่นยำนั้นถูกละเลย

รูปแบบความหนาแน่นที่สมจริงเพื่อสร้างคำอธิบายที่ถูกต้องทางกายภาพมากขึ้นKyle Parfreyจาก Lawrence Berkeley National Laboratory, Alexander Philippovจาก Flatiron Institute และBenoît Ceruttiจาก University of Grenoble Alpes จำลองพลาสมาว่า “ไม่มีการชนกัน” โดยที่การชนกันระหว่างอนุภาคสามารถละเว้นได้ เมื่อพิจารณาถึงการสร้างคู่ภายในสนามไฟฟ้าที่เกิดจากสนามแม่เหล็กแบบไดนามิก 

การจำลองของทีมสามารถสร้างแบบจำลอง

พลาสมาด้วยการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นที่สมจริงกว่าที่เคยทำได้ก่อนหน้านี้ Parfrey และเพื่อนร่วมงานทำการจำลองสองแบบเพื่อทดสอบแบบจำลองของพวกเขา การวิ่งครั้งแรกมีความหนาแน่นของพลาสมาสูงเนื่องจากมีขีดจำกัดต่ำสำหรับการสร้างคู่ และครั้งที่สองมีความหนาแน่นต่ำเนื่องจากมีขีดจำกัดสูงนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ตรึงเจ็ตจากการรวมตัวกันของดาวนิวตรอน

การจำลองทั้งสองวิ่งไปประมาณ 12 รอบการหมุนของหลุมดำ ทำให้พวกมันสามารถเข้าสู่สภาวะกึ่งเสถียรได้ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นความแตกต่างที่น่าสนใจบางประการกับการประมาณค่า GRMHD ก่อนหน้านี้ จากมุมมองของผู้สังเกตการณ์ที่อยู่ห่างไกล อนุภาคสัมพัทธภาพบางตัวในแบบจำลองดูเหมือนจะมี “พลังงานเชิงลบ” เมื่ออนุภาคเหล่านี้ตกลงไปในหลุมดำ พวกมันจะลดพลังงานการหมุนของมันลงในกระบวนการที่ Roger Penrose ทำนายไว้ครั้งแรกในปี 1971 น่าแปลกที่ปริมาณพลังงานที่อนุภาคเหล่านี้ดึงออกมาจากหลุมดำนั้นเทียบเท่ากับพลังงานที่สนามแม่เหล็กดึงออกมาในขณะที่หมุนเป็นเกลียว

ในการศึกษาในอนาคต ทีมงานของ Palfrey หวังว่าจะใช้วิธีการรักษาการสร้างคู่ที่สมจริงยิ่งขึ้นเพื่อศึกษาการไหลของอนุภาคพลังงานลบเหล่านี้โดยละเอียดยิ่งขึ้น นักฟิสิกส์เชื่อว่าการจำลองของพวกเขาจะกลายเป็นเครื่องมือสำคัญในการตีความการสังเกตการณ์คลื่นโน้มถ่วงที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ รวมถึงการสังเกตการณ์ไอพ่นรอบๆ หลุมดำมวลมหาศาลในอนาคต

จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ การออกแบบ DNA origami 

ต้องการให้นักวิจัยทำงานตามลำดับที่ต้องการ เนื่องจากมีทางเลือกที่จำกัดสำหรับกระบวนการอัตโนมัติที่ยาวนานนี้ อย่างไรก็ตามMark Batheและทีมของเขาได้ผลิตอัลกอริธึมที่สามารถคำนวณเส้นใยที่จำเป็นในการประกอบรูปร่างที่ต้องการได้ สิ่งนี้ทำให้ไม่จำเป็นต้องมีความรู้จากผู้เชี่ยวชาญเมื่อออกแบบ DNA origami สำรวจการออกแบบดีเอ็นเอเพื่อทดสอบความสามารถของโปรแกรม นักวิจัยได้ออกแบบโครงสร้างหลายอย่างเพื่อสร้างใหม่ พวกเขาใช้ลำดับที่โปรแกรมสร้างขึ้นเพื่อสร้าง origami และตรวจสอบรูปร่างที่ได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์กำลังอะตอม (AFM) อัลกอริธึมสามารถสร้างรูปทรงต่างๆ ได้มากมาย โดยมีความยาวขอบ มุม และเมชภายในที่แตกต่างกัน พวกเขายังสามารถผลิต DNA origami ที่ซับซ้อนและน่าสนใจได้สูง ซึ่งรวมถึงรูปทรงดอกบัวด้วย

โปรแกรมทำงานโดยกำหนดจำนวนขั้นต่ำของลำดับลวดเย็บที่จำเป็นสำหรับยึดกับโครงนั่งร้านและสร้างรูปทรงที่ต้องการ โดยจะค้นหาทุกที่ที่เป็นไปได้ที่ลวดเย็บกระดาษสามารถข้ามเส้นและสร้างเส้นทางระหว่างไม้กางเขนที่เป็นไปได้เหล่านี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถคำนวณโครงสร้างที่เหมาะสมได้ ลำดับนั้นสามารถประกอบได้ง่ายๆ โดยการวางเกลียวทั้งหมดลงในสารละลายและใช้ความร้อนเพื่อสร้างโครงสร้าง

ข้อดีอย่างหนึ่งของซอฟต์แวร์นี้คือ ขอบภายในโครงสร้างไม่จำเป็นต้องมีความยาวเฉพาะ ซึ่งจะปลดล็อกรูปร่างที่เป็นไปได้มากมาย ก่อนหน้านี้ ความยาวเหล่านี้จำเป็นต้องเป็นจำนวนเต็มของเกลียวคู่เพื่อให้แน่ใจว่าโอริกามิแบนราบ ความยืดหยุ่นในการออกแบบนี้เกิดขึ้นได้จากการใช้ประโยชน์จากเทคนิคใหม่ที่ใช้ฐาน DNA ที่ไม่มีคู่บนเส้นโครงเพื่อลดช่องว่าง

เปิดสนามโปรแกรมที่เรียกว่าPERDIXมีให้สำหรับนักวิจัยในฐานะเครื่องมือออนไลน์และซอฟต์แวร์แบบสแตนด์อโลน ทีมงานหวังว่าเทคนิคนี้จะช่วยให้นักวิจัยจำนวนมากขึ้นสามารถพัฒนา DNA origami ได้

“ความจริงที่ว่าเราสามารถออกแบบและประดิษฐ์สิ่งเหล่านี้ด้วยวิธีง่ายๆ จะช่วยแก้ปัญหาคอขวดที่สำคัญในสาขาของเรา” Bathe กล่าว “ตอนนี้ฟิลด์นี้สามารถเปลี่ยนไปสู่กลุ่มคนในวงกว้างขึ้นในอุตสาหกรรมและภาควิชาการที่สามารถทำให้โครงสร้าง DNA ทำงานได้และปรับใช้สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย”

ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยจอร์จ วอชิงตันในสหรัฐฯ กล่าวว่าไฮไดรด์ของแลนทานัมที่ถูกบีบอัดเป็น 200 GPa (2 Mbars) อาจเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิใกล้อุณหภูมิห้อง ซึ่งเป็นผลมาจากการค้นพบจากกลุ่มอื่นในเยอรมนี ผลลัพธ์ที่ได้อาจเป็นก้าวสำคัญในการบรรลุเป้าหมายความเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้องสำหรับการใช้พลังงาน

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>เว็บสล็อตแตกง่าย