Les scientifiques ont créé un tout nouveau type de plasma avec un mécanisme de refroidissement ultra-rapide

La matière existe sous quatre états : solide, gazeux, liquide et plasma, le plasma étant

la condition la plus courante dans le visibleUnivers. Il est constitué de particules chargées libres telles que des ions et des électrons. Le plasma peut exister dans une vaste gamme de températures et de densités : du noyau du Soleil à la foudre ou à la flamme. Le défi pour comprendre la dynamique des plasmas consiste d’abord à identifier les mécanismes universels, puis à les comparer à une expérience contrôlée en laboratoire.

« Avec le travail présenté, nous espérons contribuercontribution à une compréhension plus large des processus fondamentaux se produisant dans les systèmes plasmatiques extrêmes qui ne sont pas directement accessibles à la recherche expérimentale"

Tobias Crocker du groupe de recherche du professeur Dr. Markus Drescher.

Au centre des technologies optiques quantiquesÀ l'Université de Hambourg, les chercheurs refroidissent et piègent les atomes avec de la lumière laser. Ils utilisent le champ lumineux intense d'une impulsion laser ultra-courte pour séparer les atomes en électrons et ions en 200 femtosecondes. Une femtoseconde équivaut à un millionième d'un milliardième de seconde. En raison de la température initiale extrêmement basse des atomes, les ions ont des températures inférieures à 40 millikelvins, ce qui n'est que légèrement au-dessus de la température la plus basse possible dans l'univers de -273 ° C. En revanche, les électrons sont initialement très chauds avec une température de 4977 ° C, proche des températures à la surface du Soleil.

Electrons chauds générés directementpar une impulsion laser ultracourte, commencez à partir et à quitter une région chargée positivement, qui capte une partie des électrons dans le plasma ultra-froid. Cet état du plasma n'a jamais été observé auparavant. Les chercheurs ont observé que les électrons piégés dans le plasma sont refroidis à une échelle de temps ultra-rapide et mesurent la température finale. De plus, ils ont remarqué que le plasma est stable pendant plusieurs centaines de nanosecondes, ce qui est beaucoup pour de tels systèmes.

Ce plasma ultra-froid sert de référence pourmodèles théoriques et pourrait éclairer les conditions extrêmes présentes dans la fusion thermonucléaire par confinement inertiel ou les objets astronomiques tels que les naines blanches. De plus, les électrons ultrafroids résultants eux-mêmes sont intéressants en tant que source lumineuse pour visualiser des échantillons biologiques.

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