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当一颗巨大的恒星在超新星爆炸中死亡时，它会产生高能的冲击波，这些冲击波会以等离子体的方式在茫茫太空中发散传播——这些就是我们常说的宇宙射线或高能粒子。这些冲击波的作用就像地球上的粒子加速器，它们会把这些粒子不断向前推进，以接近光速。然而，科学家们还没有完全理解冲击波如何以及为什么会加速这些粒子。
最近，科学家们在地球上的一个实验室里创造了超新星冲击波的微型版本，以解开这个由来已久的宇宙之谜。
领导这项新研究的美国能源部SLAC国家加速器实验室高级职员科学家弗雷德里科菲乌扎（Frederico Fiuza）在一份声明中说：“这些超新星爆炸的冲击波很迷人，但因为它们离我们太远，所以很难对它们进行研究。”
因此，为了更好地研究这些宇宙冲击波，科学家们把它们带到了地球上。好吧，不是字面上的意思，而是在地球上的实验中重现这些冲击波，研究人员已经创造了一个缩小版的超新星遗迹。费扎在声明中说：“我们并不试图在实验室制造超新星遗迹，但我们可以在那里了解更多有关天体物理冲击的物理知识，并验证模型。”
费扎和他的同事们致力于创造一种快速的、扩散的冲击波，这种冲击波可以模拟超新星爆炸之后的冲击波。科学家们在加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室能源部的国家点火设施工作。在这个设施中，研究人员向碳板发射强大的激光，产生两个相互瞄准的等离子体流。当等离子体流发生碰撞时，它们“在类似于超新星残余冲击的条件下”产生了冲击波。科学家们用光学和X射线技术观察了这个实验。
通过研究地球上宇宙现象的微型模拟，研究人员证实了这种冲击能够使电子加速到接近光速。然而，这些电子究竟是如何达到这种速度的谜团仍然存在，这促使科学家们转向计算机建模。
“即使在实验中，我们也看不到粒子如何获得能量的细节，更不用说在天体物理观测中了，而这正是模拟真正发挥作用的地方，”同样在SLAC进行这项新研究的联合作者安娜·格拉西（Anna Grassi）在同一声明中说。
现在，虽然冲击波加速粒子的宇宙奥秘仍然存在，格拉西创建的计算机模型揭示了一个可能的解决方案。根据这些模型，格拉西发现，冲击波中的湍流电磁场可以将电子加速到观测到的速度。根据声明，费扎，格拉西和他们的同事将继续研究加速电子发射的X射线，并完善他们的计算机模拟。
