Gli scienziati hanno creato un tipo completamente nuovo di plasma con un meccanismo di raffreddamento ultraveloce

La materia esiste in quattro stati: solido, gassoso, liquido e plasma, dove il plasma è

la condizione più comune nel visibileUniverso. È costituito da particelle cariche libere come ioni ed elettroni. Il plasma può esistere in una vasta gamma di temperature e densità: dal nucleo del Sole ai fulmini o alle fiamme. La sfida per comprendere la dinamica del plasma è innanzitutto identificare i meccanismi universali e poi confrontarli con un esperimento di laboratorio controllato.

“Con il lavoro presentato speriamo di contribuirecontributo ad una più ampia comprensione dei processi fondamentali che si verificano nei sistemi di plasma estremi che non sono direttamente accessibili alla ricerca sperimentale"

Tobias Crocker del gruppo di ricerca del Prof. Dr. Markus Drescher.

Presso il Center for Optical Quantum TechnologiesAll'Università di Amburgo, i ricercatori raffreddano e intrappolano gli atomi con la luce laser. Usano l'intenso campo di luce di un impulso laser ultracorto per separare gli atomi in elettroni e ioni entro 200 femtosecondi. Un femtosecondo è un milionesimo di un miliardesimo di secondo. A causa della temperatura iniziale estremamente bassa degli atomi, gli ioni hanno temperature inferiori a 40 millikelvin, che è solo leggermente superiore alla temperatura più bassa possibile nell'universo di –273 ° C. Al contrario, gli elettroni sono inizialmente molto caldi con una temperatura di 4977 ° C, prossima alle temperature sulla superficie del Sole.

Elettroni caldi generati direttamenteda un impulso laser ultracido, iniziano a lasciare e lasciare una regione caricata positivamente, che cattura alcuni degli elettroni nel plasma ultrafreddo. Questo stato del plasma non è mai stato osservato prima. I ricercatori hanno osservato che gli elettroni intrappolati nel plasma vengono raffreddati su una scala temporale ultraveloce e hanno misurato la temperatura finale. Inoltre, hanno notato che il plasma è stabile per diverse centinaia di nanosecondi, il che è molto per tali sistemi.

Questo plasma ultrafreddo funge da riferimento permodelli teorici e potrebbero far luce sulle condizioni estreme presenti nella fusione termonucleare a confinamento inerziale o in oggetti astronomici come le nane bianche. Inoltre, gli stessi elettroni ultrafreddi risultanti sono interessanti come sorgente luminosa per la visualizzazione di campioni biologici.

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