Wissenschaftler haben eine völlig neue Art von Plasma mit einem ultraschnellen Kühlmechanismus geschaffen

Materie existiert in vier Zuständen – fest, gasförmig, flüssig und Plasma, wobei Plasma vorliegt

die häufigste Erkrankung im SichtbarenUniversum. Es besteht aus freien geladenen Teilchen wie Ionen und Elektronen. Plasma kann in einem riesigen Temperatur- und Dichtenbereich existieren: vom Kern der Sonne bis hin zu Blitzen oder Flammen. Die Herausforderung beim Verständnis der Plasmadynamik besteht darin, zunächst universelle Mechanismen zu identifizieren und sie dann mit einem kontrollierten Laborexperiment zu vergleichen.

„Mit der präsentierten Arbeit hoffen wir, einen Beitrag zu leistenBeitrag zu einem breiteren Verständnis der grundlegenden Prozesse, die in extremen Plasmasystemen ablaufen und der experimentellen Forschung nicht direkt zugänglich sind.

Tobias Crocker aus der Forschungsgruppe von Prof. Dr. Markus Drescher.

Im Zentrum für optische QuantentechnologienAn der Universität Hamburg kühlen Forscher Atome mit Laserlicht und fangen sie ein. Sie nutzen das intensive Lichtfeld eines ultrakurzen Laserpulses, um Atome innerhalb von 200 Femtosekunden in Elektronen und Ionen zu trennen. Eine Femtosekunde ist eine Millionstel einer Milliardstel Sekunde. Aufgrund der extrem niedrigen Anfangstemperatur der Atome haben Ionen Temperaturen unter 40 Millikelvin, was nur geringfügig über der niedrigstmöglichen Temperatur im Universum von –273 ° C liegt. Im Gegensatz dazu sind Elektronen anfangs mit einer Temperatur von 4977 ° C sehr heiß, nahe an den Temperaturen an der Sonnenoberfläche.

Heiße Elektronen werden direkt erzeugtBeginnen Sie mit einem ultrakurzen Laserpuls, einen positiv geladenen Bereich zu verlassen und zu verlassen, der einige der Elektronen im ultrakalten Plasma einfängt. Dieser Plasmazustand wurde noch nie beobachtet. Die Forscher beobachteten, dass die im Plasma eingeschlossenen Elektronen in einem ultraschnellen Zeitmaßstab abgekühlt und die Endtemperatur gemessen wurden. Außerdem stellten sie fest, dass das Plasma mehrere hundert Nanosekunden lang stabil ist, was für solche Systeme sehr viel ist.

Dieses ultrakalte Plasma dient als Referenz fürtheoretische Modelle und könnten Aufschluss über die extremen Bedingungen geben, die bei der thermonuklearen Fusion mit Trägheitsbeschränkung oder bei astronomischen Objekten wie weißen Zwergen auftreten. Darüber hinaus sind die resultierenden ultrakalten Elektronen selbst als helle Quelle für die Visualisierung biologischer Proben interessant.

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