黑洞有序的混沌

黑洞有序的混沌

在黑洞形成的过程中，会产生一束以伽马射线形式的高能光，这些事件被称为伽马暴。这一现象背后的物理学包含了当今物理学中许多最不为人知的领域:一般引力、极端温度和粒子的加速度，这些都远远超过地球上最强大的粒子加速器的能量。为了分析这些伽马射线,研究人员分析伽马暴，与开发的理论相反,第一极性的结果表明,高能光子来自伽马暴既不是完全混乱,也完全有组织的,但上面两种声音的混合:在短时间内片,发现光子振动方向相同,但振荡方向随时间变化。

当两颗中子星相撞或一颗超大质量恒星坍缩成自身时，就会产生一个黑洞。伴随这一诞生而来的是一束明亮的伽玛射线——一种由放射源发出的高能光——称为伽玛射线(GRB)。

黑洞诞生的环境是有组织的还是混乱的?伽玛射线是如何产生的以及在哪里产生的仍然是个谜，关于它们的起源存在两种不同的思想流派。第一个预言来自GRBs的光子是偏振的，这意味着它们中的大多数在同一个方向上振荡。如果是这样的话，光子的来源很可能是一个强大的、组织良好的磁场，它是在黑洞产生的剧烈后果中形成的。第二种理论认为光子没有偏振，这意味着更混乱的发射环境。但是如何检查呢?

“我们的国际团队已经建立了第一个强大和专用的探测器，称为极地，能够测量伽玛射线的偏振从伽玛射线。该仪器可以让我们更多地了解它们的来源，”武汉大学理学院核与粒子物理系教授吴昕说。它的操作系统相当简单。它是一个50x50cm2的正方形，由1600个闪烁棒组成，在这些闪烁棒中伽玛射线与组成这些棒的原子碰撞。当一个光子在一小节中碰撞时，我们可以测量它，然后它可以产生第二个光子，这可以引起第二次可见碰撞。“如果光子被极化，我们观察到光子碰撞位置之间的方向依赖关系，”尼古拉·普罗杜伊特(Nicolas Produit)继续说。相反，如果没有偏振，第一次碰撞产生的第二个光子会完全随机地离开。

内秩序混乱。在六个月的时间里，POLAR已经探测到55个伽马暴，科学家们分析了来自5个最亮的伽马射线的偏振。结果至少可以说是令人惊讶的。“当我们分析一个伽马射线的极化作为一个整体,我们看到最多一个弱极化,这似乎很明显支持几个理论,“梅林科尔说,研究员的核与粒子物理科学学院UNIGE和论文的主要作者之一。面对第一个结果，科学家们更详细地观察了一个非常强大的9秒长的伽马射线，并将其切成时间片，每片2秒。“在那里，我们惊奇地发现，恰恰相反，光子在每一片中都是偏振的，但是每一片中的振荡方向是不同的!”辛武热情地说。正是这种变化的方向使得整个GRB看起来非常混乱和非极化。“结果表明，随着爆炸的发生，发生了一些事情，导致光子以不同的偏振方向发射，这可能是什么，我们真的不知道，”Merlin Kole继续说。

这些最初的结果使理论家们面对新的因素，并要求他们做出更详细的预测。“我们现在想建造更大、更精确的POLAR-2。这样我们就可以更深入地研究这些混沌过程，最终发现伽马射线的来源，揭开这些高能物理过程的奥秘。