眾所周知，超大質量黑洞會向太空噴出巨大的等離子體束–現在，科學家在歐洲核子研究中心的實驗室裡成功地再現了這些火球。雖然黑洞以吞噬任何靠近的東西（甚至是光）而聞名，但它們也是非常混亂的食客。黑洞附近發生的極端物理現象會把物質拋得滿天飛，在某些情況下，物質會被集中成噴流，加速到接近光速。

超大質量黑洞發射等離子體噴流的藝術家印象圖，歐洲核子研究中心的科學家現在已經在實驗室中重現了這一場景。美國太空總署/JPL-加州理工學院

這些所謂的相對論噴流被認為包含了由電子及其反物質等價物正電子所組成的等離子體。但是，這種物質究竟是如何形成的，又有什麼作用，很難透過天文觀測和電腦模擬來測量。

於是，歐洲核子研究中心的科學家開始在實驗室裡製造自己的版本。利用高輻射材料（HiRadMat）設施，研究團隊從超級質子同步加速器中捕獲了3000 億個質子，並將它們噴射到石墨和鉭製成的靶子上。這引發了一連串的粒子相互作用，產生了足夠的電子-正子對來維持穩定的等離子狀態。

產生等離子體的一系列相互作用示意圖羅徹斯特大學雷射能量學實驗室插圖/Heather Palmer

首先，質子撞擊石墨中的碳原子核，產生的能量足以撞擊其中的基本粒子。其中的中性粒子很快就衰變為高能量伽瑪射線。這些伽馬射線隨後與鉭的電場相互作用，進而產生成對的電子和正電子。在這次試運行中，產生的電子-正電子對達到了驚人的10 兆個，足以讓它開始表現得像一個真正的天文物理等離子體。

“這些實驗的基本理念是在實驗室中重現天文物理現象的微觀物理學，例如黑洞和中子星的噴流，”該研究的合著者吉安盧卡-格雷戈里（Gianluca Gregori）說。 “我們對這些現象的了解幾乎完全來自天文觀測和電腦模擬，但望遠鏡無法真正探測微觀物理，模擬也涉及近似。像這樣的實驗室實驗是連接這兩種方法的橋樑。”

這項研究發表在《自然通訊》雜誌。