Naukowcy stworzyli zupełnie nowy typ plazmy z ultraszybkim mechanizmem chłodzenia

Materia istnieje w czterech stanach - stałym, gazowym, ciekłym i plazmowym, przy czym istnieje plazma

najczęstszy stan w zakresie widzialnymWszechświat. Składa się z swobodnie naładowanych cząstek, takich jak jony i elektrony. Plazma może występować w szerokim zakresie temperatur i gęstości: od jądra Słońca po błyskawicę lub płomień. Wyzwaniem dla zrozumienia dynamiki plazmy jest najpierw identyfikacja uniwersalnych mechanizmów, a następnie porównanie ich z kontrolowanym eksperymentem laboratoryjnym.

„Mamy nadzieję wnieść swój wkład w prezentowaną pracęwkład w szersze zrozumienie podstawowych procesów zachodzących w ekstremalnych układach plazmowych, które nie są bezpośrednio dostępne dla badań eksperymentalnych”

Tobias Crocker z grupy badawczej prof. dr Markusa Dreschera.

W Centrum Optycznych Technologii KwantowychNa Uniwersytecie w Hamburgu naukowcy chłodzą i wychwytują atomy światłem laserowym. Wykorzystują intensywne pole światła ultrakrótkiego impulsu laserowego do rozdzielenia atomów na elektrony i jony w ciągu 200 femtosekund. Femtosekunda to jedna milionowa jednej miliardowej części sekundy. Ze względu na wyjątkowo niską początkową temperaturę atomów, jony mają temperaturę poniżej 40 milikelwinów, czyli tylko nieznacznie powyżej najniższej możliwej temperatury we Wszechświecie –273 ° C. W przeciwieństwie do tego, elektrony są początkowo bardzo gorące i mają temperaturę 4977 ° C, bliską temperaturom na powierzchni Słońca.

Gorące elektrony generowane bezpośrednioza pomocą ultrakrótkiego impulsu laserowego zaczynają opuszczać i opuszczać dodatnio naładowany obszar, który wychwytuje część elektronów w ultrazimnej plazmie. Ten stan osocza nigdy wcześniej nie był obserwowany. Naukowcy zaobserwowali, że elektrony uwięzione w plazmie są schładzane w ultraszybkiej skali czasowej i mierzyły końcową temperaturę. Dodatkowo zauważyli, że plazma jest stabilna przez kilkaset nanosekund, co jak na takie układy to dużo.

Ta ultrazimna plazma służy jako odniesienie dlamodele teoretyczne i może rzucić światło na ekstremalne warunki występujące w fuzji termojądrowej w warunkach bezwładności lub w obiektach astronomicznych, takich jak białe karły. Co więcej, powstałe w ten sposób ultrazimne elektrony są interesujące jako jasne źródło do wizualizacji próbek biologicznych.

Czytaj więcej:

Aborcja i nauka: co stanie się z dziećmi, które będą rodzić.

Spójrz na 8 bilionów pikseli obrazu Marsa.

Ślady paliwa rakietowego znaleziono na księżycu Saturna Rhea. Skąd to pochodzi?

Zobacz najpiękniejsze zdjęcia Hubble'a. Co teleskop widział przez 30 lat?