物理学家利用声波赋予小太阳自己的重力

科学家在实验室内模拟太空事件时遇到了一个问题：地球引力往往会产生阻碍，使得复制远离地球的环境变得困难。

最近提出的解决方案采用直径仅 3 厘米（略多于一英寸）的微小玻璃球。尽管它的尺寸很大，但该球很好地模拟了巨大行星和恒星周围的关键力。

通过使用声波代替重力，研究人员可以收集有关太空天气形成和行为的关键数据有可能影响太空飞行、卫星和地球上的生命。

“声场的作用就像重力，至少在驱动气体对流时是这样。”物理学家约翰·库拉基斯说，来自加州大学洛杉矶分校 (UCLA)。

“通过在热等离子体球形烧瓶中使用微波产生的声音，我们实现了比地球重力强 1000 倍的重力场。”

球内的硫磺气体被加热到 5,000 华氏度（即 2,760 摄氏度）的温度，产生声波，其作用就像极强的引力，在热的弱电离气体（或等离子体）中产生电流。

最终的结果是等离子体对流，气体在接近行星等物体表面时会冷却，然后落回核心，在那里重新加热并再次上升。流动的气体会产生自己的磁场，这在恒星中形成了各种形式的太空天气的基础。

玻璃球内部的许多条件，例如最热的等离子体保持在球体中心的方式，类似于理论上发生在恒星中的机制。以前很难在实验室内重现这种结果，但现在可以用相机捕捉到。

“人们对通过实验室实验模拟球形对流非常感兴趣，以至于他们实际上在航天飞机上进行了实验，因为他们无法在地面上获得足够强的中心力场，”物理学家塞思·普特曼说，来自加州大学洛杉矶分校。

研究的基础实际上来了来自一项研究变成灯、声音和热气球，而不是任何与太空直接相关的东西。这种利用声能控制等离子体运动的新能力也可用于其他一系列领域，包括对我们自己星球的研究。

对于该团队来说，下一步是扩大实验规模，使其更接近太空条件（特别是温度方面），并研究模拟的其他方面。从本质上讲，团队需要更详细地研究实验并使其持续更长时间。

目前，我们在恒星和行星周围看到的某些类型的对流行为即使是最强大的计算机也难以复制。随着进一步的发展，这种类型的实验可以发挥作用。

“我们所展示的是，我们的微波产生的声音系统产生的重力如此强大，以至于地球重力不是一个因素，”普特曼说。 “我们不再需要进入太空进行这些实验了。”

该研究发表于物理评论快报。