नियर-अर्थ पार्टिकल एक्सेलरेटर

शॉक वेव्स के बारे में

• शॉक वेव्स, उच्च ऊर्जा विक्षोभ हैं, जो ध्वनि की स्थानीय गति से भी तेज गति से किसी माध्यम (जैसे वायु, जल या ठोस पदार्थ) से होकर विचरण करती हैं।
• वे दबाव, तापमान और घनत्व में अचानक परिवर्तन का कारण बनते हैं।
• प्लाज्मा में, वे ऊर्जा हस्तांतरण के लिए भौतिक टकरावों पर निर्भर नहीं होते हैं, बल्कि विद्युत चुंबकीय अंतःक्रियाओं का उपयोग करते हैं।

डेटा स्रोत

• नासा मिशन: अध्ययन में नासा के तीन मिशनों से डेटा का उपयोग किया गया:
  • ‘मैग्नेटोस्फेरिक मल्टीस्केल’ (MMS) मिशन।
  • ‘टाइम हिस्ट्री ऑफ इवेंट्स एंड मैक्रोस्केल इंटरैक्शन आन सबस्टॉर्म’  (THEMIS) मिशन।
  • आर्टेमिस (ARTEMIS) मिशन।
• प्रयोगशाला के रूप में पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र: दूर अंतरिक्ष में देखने के बजाय, शोधकर्ताओं ने कण त्वरण का अध्ययन करने के लिए पृथ्वी के अपने प्लाज्मा वातावरण को एक प्राकृतिक प्रयोगशाला के रूप में उपयोग किया।

अध्ययन के मुख्य निष्कर्ष

• पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र एक ‘नेचुरल पार्टिकल एक्सेलरेटर’ के रूप में: शोधकर्ताओं ने पाया कि पृथ्वी का बो शॉक (Bow Shock) जहाँ सोलर विंड  चुंबकीय क्षेत्र से टकराती है, इलेक्ट्रॉनों को सापेक्ष गति (प्रकाश की गति के करीब) तक त्वरित कर सकता है।
  • मैग्नेटोस्फीयर पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र क्षेत्र है, जो हमें सौर और ब्रह्मांडीय विकिरण से बचाता है।
• कॉस्मिक पार्टिकल एक्सेलरेटर के रूप में शॉक वेव्स
  • पूरे ब्रह्मांड में पाई जाने वाली टकराव रहित शॉक वेव्स, उप-परमाणु कण त्वरण के प्रमुख चालक हो सकती हैं।
  • ये शॉक वेव्स सीधे कणों की टक्कर के बिना प्लाज्मा के साथ संपर्क करती हैं, इसके बजाय ऊर्जा को विद्युत चुंबकीय बलों में स्थानांतरित करती हैं।
• इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन समस्या का समाधान: अध्ययन में प्रस्तावित किया गया है कि पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में प्लाज्मा प्रक्रियाओं की परस्पर क्रिया इलेक्ट्रॉनों को प्रारंभिक बढ़ावा प्रदान करती है।
• NASA मिशनों से अवलोकन: NASA के MMS, THEMIS और ARTEMIS मिशनों के डेटा से पता चला है कि पृथ्वी के फोरशॉक (Foreshock) क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों ने 500 केवी से अधिक ऊर्जा प्राप्त की, जो प्रकाश की गति के 86% तक पहुँच गई।
  • इससे पृथ्वी के निकट प्राकृतिक उच्च-ऊर्जा कण त्वरण के प्रत्यक्ष प्रमाण प्राप्त हुए।
• कई तंत्रों की भूमिका: वैज्ञानिकों ने पाया कि ऐसा केवल एक प्रक्रिया के कारण नहीं, बल्कि प्लाज्मा तरंगों, चुंबकीय क्षेत्रों और शॉक अंतःक्रियाओं के मिश्रण के कारण हुआ था। 
• कोई सोलर फ्लेयर्स या कोरोनल मास इजेक्शन नहीं: शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि यह सोलर फ्लेयर्स के कारण नहीं था, जिसका अर्थ है कि यह एक स्वाभाविक रूप से होने वाली त्वरण प्रक्रिया थी।

महत्त्व

• ‘इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन’ समस्या को हल करता है: इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन समस्या यह समझाने की चुनौती को संदर्भित करती है कि इलेक्ट्रॉन शुरू में डिफ्यूसिव शॉक एक्सेलेरेशन (Diffusive Shock Acceleration-DSA) में भाग लेने के लिए पर्याप्त ऊर्जा कैसे प्राप्त करते हैं, जो अंतरिक्ष में कणों को सापेक्षिक गति तक त्वरित करने के लिए जिम्मेदार प्राथमिक तंत्र है।
• कॉस्मिक किरणों की उत्पत्ति की व्याख्या करता है: सुपरनोवा विस्फोटों से परे कॉस्मिक किरणों की उत्पत्ति के बारे में मानवीय समझ का विस्तार करता है।
• प्रासंगिकता: सुपरनोवा अवशेषों और सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक जैसे चरम खगोलीय वातावरण में प्लाज्मा भौतिकी में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।

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