Azok a kutatók, akik az univerzum leghidegebb plazmáit állítják elő, csak egy módszert találtak arra, hogy még hidegebbé tegyék őket - lézerrel robbantva őket.
A tudósok az abszolút nulla feletti fok körülbelül 50 ezredére hűtötték a plazmát, körülbelül 50-szer hidegebbnek, mint a mély űrben.
Ez a hideg plazma felfedheti, hogy a hasonló plazmák hogyan viselkednek a fehér törpe csillagok középpontjában és a gázbolygók mélyén, mint a kozmikus szomszédunk, a Jupiter - jelentettek kutatók egy új tanulmányban.
A plazma egyfajta gáz, de annyira eltérő, hogy felismerhető legyen az anyag négy alapvető állapota között (a gáz, a folyékony és a szilárd anyag mellett). A plazmában jelentős számú elektron van elválasztva atomjaiktól, így olyan állapotot alakítottak ki, ahol a szabad elektronok az ionok körül csúsznak, vagy olyan atomok, amelyek pozitív vagy negatív töltéssel rendelkeznek.
A természetben előforduló plazma hőmérséklete általában nagyon magas; például a nap felszínén lévő plazma 10 800 fok (6000 Celsius fok) hőmérsékleten süllyed. A plazma hűtésével a tudósok részletesebb megfigyeléseket tehetnek annak érdekében, hogy jobban megértsék annak viselkedését szélsőséges körülmények között, például a gáz óriási szomszédainkat sétálókat.
Légy hidegebb
Akkor miért használ lézert a plazma lehűléséhez?
"A lézerhűtés kihasználja azt a tényt, hogy a fény lendületet ad" - mondta a kutatás vezető szerzője, Thomas Killian, a texasi Rice Egyetem fizikai és csillagászati professzora, a Live Science-nek. "Ha van egy ionom a plazmában, és van egy lézersugár, amely szórja a fényt az ionról, minden alkalommal, amikor az ion egy fotont szórt, akkor egy lépést kell elérni a lézernyaláb irányában" - mondta Killian.
Ez azt jelenti, hogy ha egy lézernyaláb ellenzi az ion természetes mozgását, minden alkalommal, amikor az ion szóródik, egy kis lendületet veszít, ami lelassítja.
"Olyan, mintha felfelé sétálnánk vagy melaszban sétálnánk." - mondta.
Kísérleteikhez Killian és munkatársai kis mennyiségű semleges plazmát - viszonylag azonos számú pozitív és negatív töltéssel - plazmát állítottak elő, amely a stroncium fém elpárologtatását, majd a felhő ionizálását eredményezte. A plazma másodpercen belül kevesebb mint százmilliárd részében szétszóródott, ami nem hagyta sok időt a tudósoknak, hogy lehűljenek, mielőtt eltűnt. A lézerhűtés működéséhez előzetesen elő kell melegíteni a plazmát, még tovább lassítva az ionokat. Végül a kapott plazma körülbelül négyszer hidegebb volt, mint valaha, ami valaha is létrejött - jelentették a tanulmány szerzői.
A magas hűtésű plazma előállításához szükséges darabok összeszerelése körülbelül 20 évig tartott, bár maguk a kísérletek kevesebb, mint egy másodperc töredékig tartottak - és több ezer kísérletet végeztek el Killian.
"Amikor plazmát készítünk, akkor csak néhány száz mikrosekundumban él. Minden" készítsünk plazmát, lézerrel hűtsük le, nézzük meg és nézzük meg, mi történt "kevesebb, mint milliszekundum" - mondta. "Napokig és napokig tart ahhoz, hogy elegendő adatot gyűjtsenek, hogy mondjam:" Ó, így viselkedik a plazma. ""
Megy hidegebb
A tanulmány eredményei sok kérdést felvetnek arra vonatkozóan, hogy az ultramagas plazma hogyan érintkezhet az energiával és az anyaggal; A válaszok megtalálása segíthetne a fehér törpe csillagok és a gáz óriási bolygók pontosabb modelljének létrehozásában, amelyek belsejében mély plazma található, és hasonlóan viselkedik, mint a laboratóriumban lehűtött plazma.
"Szüksége van ezeknek a rendszereknek a jobb modelljére, hogy megértsük a bolygóképződést" - mondta Killian. "Ez az első alkalom, amikor olyan asztali kísérletet végeztünk, amelyben ténylegesen mérhetjük a dolgokat, hogy beépítsük ezeket a modelleket."
A még hidegebb plazma létrehozása szintén elérhető lehet, ami tovább változtathatja a tudósok megértését, hogy az anyag ez a rejtélyes forma hogyan viselkedik - mondta Killian a Live Science-nek.
"Ha egy másik nagyságrenddel lehűthetjük, megközelíthetjük az előrejelzéseket, hogy a plazma valójában szilárd anyaggá válhat - de egy bizarr szilárd anyag tízszer kevésbé sűrű, mint az emberek által valaha készített szilárd anyag" - mondta Killian.
"Ez nagyon, nagyon izgalmas lenne" - tette hozzá.
Az eredményeket online csütörtökön (január 3-án) tették közzé a Science folyóiratban.
A szerkesztő megjegyzése: Ezt a történetet frissítették, hogy a nap felületének hőmérsékletét 3,5 millió Fahrenheit foktól (2 millió Celsius fok) helyrehozzák, ami a csillag legmelegebb belső részét képviseli.
Eredeti cikk a Élő tudomány.
