科学者たちは、超高速冷却メカニズムを備えたまったく新しいタイプのプラズマを作成しました

物質には固体、気体、液体、プラズマの 4 つの状態があり、プラズマは

目に見える中で最も一般的な症状宇宙。イオンや電子などの自由荷電粒子で構成されています。プラズマは、太陽の核から稲妻や炎に至るまで、非常に幅広い温度と密度で存在できます。プラズマダイナミクスを理解するための課題は、まず普遍的なメカニズムを特定し、次にそれらを管理された実験室の実験と比較することです。

「発表された作品を通じて、私たちは貢献したいと考えています」実験研究には直接アクセスできない、極限プラズマシステムで発生する基本的なプロセスのより広範な理解に貢献します。」

マルクス・ドレッシャー教授の研究グループのトビアス・クロッカー氏。

光量子技術センターにてハンブルク大学では、研究者がレーザー光で原子を冷却してトラップします。彼らは、超短レーザーパルスの強い光の場を使用して、200フェムト秒以内に原子を電子とイオンに分離します。フェムト秒は、10億分の1秒の100万分の1です。原子の初期温度が非常に低いため、イオンの温度は40ミリケルビン未満であり、これは宇宙で可能な最低温度である–273°Cをわずかに上回っています。対照的に、電子は最初は非常に高温で、温度は4977°Cで、太陽の表面の温度に近いです。

直接生成されたホットエレクトロン超短レーザーパルスによって、正に帯電した領域を離れ始め、それが超低温プラズマ内の電子の一部を捕捉します。このプラズマの状態はこれまで観察されたことがありません。研究者らは、プラズマに閉じ込められた電子が超高速の時間スケールで冷却され、最終温度を測定したことを観察しました。さらに、彼らはプラズマが数百ナノ秒の間安定していることに気づきました。これはそのようなシステムにとっては多くのことです。

この超低温プラズマは、理論モデルであり、慣性閉じ込め熱核融合や白色矮星などの天体に存在する極端な条件に光を当てることができます。さらに、結果として生じる超低温電子自体は、生物学的サンプルを視覚化するための明るい光源として興味深いものです。

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