ประมาณ 14 พันล้านปีก่อนสสารทั้งหมดในเอกภพเกิดขึ้นอย่างเป็นธรรมชาติจากจุดเล็ก ๆ ที่มีขนาดเล็กและไม่มีที่สิ้นสุด มันปลอดภัยที่จะบอกว่าเหตุการณ์นี้บิ๊กแบงเป็นการระเบิดครั้งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ของจักรวาล ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังดูการระเบิดที่เล็กที่สุดในจักรวาล - การระเบิดทางเคมีเล็ก ๆ ในท่อขนาด 2 นิ้ว (5 เซนติเมตร) - เพื่อพยายามอธิบายว่าการระเบิดครั้งแรกอาจเกิดขึ้นได้อย่างไร
ตามที่ผู้เขียนของการศึกษาใหม่ตีพิมพ์ในวันพฤหัสบดี (31 ตุลาคม) ในวารสารวิทยาศาสตร์ทุกการระเบิดในจักรวาล - ไม่ว่าจะเป็นดาวไปซูเปอร์โนวาหรือหยดสุดท้ายของการเผาไหม้น้ำมันเบนซินในเครื่องยนต์รถของคุณ - ตามชุดที่คล้ายกัน กฎระเบียบ
อย่างไรก็ตามกฎเหล่านั้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งยากที่จะตรึงลงสำหรับการระเบิดที่ไม่มีการ จำกัด (ที่เกิดขึ้นในที่เปิดโดยไม่มีกำแพงหรือกำแพงกั้นพวกมัน) เนื่องจากการระเบิดเหล่านี้สามารถเปลี่ยนจากนักเก็ตของเปลวไฟเป็นไฟลูกไฟที่วุ่นวาย . ตอนนี้หลังจากศึกษาชุดของการระเบิดของสารเคมีควบคุมในห้องแล็บผู้เขียนการศึกษากล่าวว่าพวกเขาได้คิดหา "กลไกแบบครบวงจร" ของการระเบิดแบบไม่มีกำหนดที่เชื่อมโยงการระเบิดที่เล็กที่สุดและใหญ่ที่สุดในจักรวาล
กุญแจสำคัญที่ทีมพบคือความปั่นป่วน เมื่อความปั่นป่วนของเปลวไฟมากพอจะทำให้เกิดความกดดันจำนวนมากจนกระทั่งเปลวไฟปล่อยคลื่นกระแทกที่ทำให้เกิดการระเบิด การค้นพบนี้อาจเป็นเครื่องมือสำคัญในการทำความเข้าใจว่าซุปเปอร์โนวาเกิดขึ้นได้อย่างไรและอาจให้เบาะแสแก่นักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับวิธีการที่บิกแบงพัฒนาขึ้นเองตามธรรมชาติจากสสารในจักรวาลที่เรารู้จัก
“ เราได้กำหนดเกณฑ์สำคัญที่เราสามารถขับเคลื่อนเปลวไฟเพื่อสร้างความปั่นป่วนของตัวเองเร่งตัวเองตามธรรมชาติ” จากนั้นก็ระเบิดออกคารีมอาเหม็ดผู้ช่วยวิจัยของ University of Central Florida กล่าวในการแถลง เมื่อเราเริ่มขุดลึกลงไปเรารู้ว่าสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับบางสิ่งที่ลึกซึ้งพอ ๆ กับกำเนิดของเอกภพ
การระเบิดสามารถปล่อยพลังงานได้สองวิธี: ผ่าน deflagration เมื่อเปลวไฟปล่อยคลื่นความดันที่เคลื่อนที่ช้ากว่าความเร็วของเสียง (คิดว่าเทียนกะพริบปล่อยความร้อน) หรือการระเบิดเมื่อคลื่นเคลื่อนตัวออกมาด้วยความเร็วเหนือเสียง (คิดว่าแท่งของ TNT ระเบิด) ในหลายกรณี deflagration สามารถนำไปสู่การระเบิดและการเปลี่ยนแปลงนั้น (หรือที่เรียกว่าการเปลี่ยนแปลง deflagration-to-detonation หรือ DDT) เป็นกุญแจสำคัญในการอธิบายว่าซุปเปอร์โนวาระเบิดอย่างไร
การจำลองในการศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าเปลวไฟในกระบวนการของการทำให้เย็นลงสามารถเร่งความเร็วเองได้หากเกิดการปั่นป่วน ความเร่งนี้ทำให้เกิดคลื่นกระแทกที่รุนแรงซึ่งทำให้เปลวไฟไม่เสถียรมากขึ้นซึ่งในที่สุดอาจทำให้เหตุการณ์ดังกล่าวกลายเป็นการระเบิดอย่างรุนแรง
กระบวนการนี้สามารถอธิบายได้ว่าดาวแคระขาว (ซากของดาวฤกษ์ที่ยิ่งใหญ่ครั้งหนึ่ง) สามารถอัดตัวในอวกาศได้นานนับล้านปีก่อนที่จะระเบิดในซูเปอร์โนวาโดยธรรมชาติ อย่างไรก็ตามคำอธิบาย DDT ของการระเบิดของซูเปอร์โนวานั้นผ่านการตรวจสอบในแบบจำลองและไม่เคยทดสอบทดลอง (ซูเปอร์โนวานั้นยากที่จะสร้างบนโลกโดยไม่มีค่าใช้จ่ายทางการแพทย์และค่าบำรุงรักษาที่สำคัญ) ดังนั้นในการศึกษาใหม่นักวิจัยได้ทดสอบกระบวนการผ่านชุดของการระเบิดของสารเคมีขนาดเล็กซึ่งอาจพัฒนาไปในลักษณะเดียวกับที่ซุปเปอร์โนวาไกลโพ้น
ทีมจุดประกายการระเบิดของพวกเขาในอุปกรณ์พิเศษที่เรียกว่าโช๊คอัพแบบกลวงเสายาว 5 ฟุต (1.5 เมตร), หลอดกว้าง 1.8 นิ้ว (4.5 ซม.) ที่ปกคลุมด้วยประกายไฟที่ปลายด้านหนึ่ง ปลายอีกด้านของหลอดถูกเปิดทิ้งไว้ (ทำให้เกิดการระเบิดที่ไม่ได้กำหนด) และอุปกรณ์ทั้งหมดก็มีกล้องและเซ็นเซอร์ความดัน
ทีมเติมหลอดไฮโดรเจนด้วยความเข้มข้นต่าง ๆ ของก๊าซไฮโดรเจนจากนั้นจึงจุดประกายเปลวไฟ เมื่อมันขยายและขับเคลื่อนไปยังปลายเปิดของหลอดไฟเปลวไฟผ่านตะแกรงเล็ก ๆ ที่ทำให้ไฟลุกลามมากขึ้น ความดันติดตั้งที่ด้านหน้าของเปลวไฟเชี่ยวในที่สุดก็สร้างคลื่นกระแทกเหนือเสียงและก่อให้เกิดการระเบิดที่พุ่งลงมาตามความยาวของท่อด้วยความเร็วเสียงสูงสุดห้าเท่า (ไม่มีนักวิทยาศาสตร์ได้รับบาดเจ็บจากการระเบิดที่ควบคุมเหล่านี้)
จากผลการทดลองเปลวไฟเคมีนักวิจัยได้สร้างแบบจำลองใหม่เพื่อจำลองว่าการระเบิดของซุปเปอร์โนวาสามารถระเบิดได้อย่างไรภายใต้เงื่อนไขที่คล้ายคลึงกัน นักวิทยาศาสตร์พบว่าเนื่องจากความหนาแน่นและประเภทของสสารภายในดาวที่ถูกเผาไหม้ภายในดาวแคระขาวสามารถสร้างคลื่นเชี่ยวพอที่จะจุดประกายการระเบิดตามธรรมชาติเช่นเดียวกับที่เห็นในห้องทดลอง
ผลลัพธ์เหล่านี้หากตรวจสอบโดยการวิจัยเพิ่มเติมจะทำมากกว่าขยายความรู้ทางวิทยาศาสตร์ของเราเกี่ยวกับการระเบิดของดาวฤกษ์ พวกเขายังสามารถปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการระเบิด (เล็กมาก) ที่ขับเคลื่อนรถยนต์เครื่องบินและยานอวกาศของเราที่นี่บนโลกนักวิจัยกล่าว ให้หูของคุณเปิดไว้
