Fizikai sugavo šalčiausią plazmą pasaulyje: šis „džinas butelyje“ galėtų atsakyti į daugelį klausimų apie sintezės galią (Video)

Fizikai atrado būdą, kaip magnetiniame butelyje užfiksuoti šalčiausią pasaulio plazmą, rašoma universiteto paskelbtame pranešime spaudai.

Tyrime, paskelbtame „Physical Review Letters“, išsamiai aprašyta, kaip tyrėjai sugebėjo pagaminti maždaug -272 °C (1 °C aukščiau absoliutaus nulio) plazmą, naudodami lazeriu aušinamą stroncį. Tai leido jiems trumpam sulaikyti plazmą aplinkinių magnetų jėgomis, pirmą kartą pažymint, kad ultra šalta plazma buvo magnetiškai uždaryta, ir tai tapo perspektyvia galimybe įvairiomis aplinkybėmis atlikti plazmos tyrimus.

Sugauta šalčiausia pasaulyje plazma

Tyrėjai naudojo kvadrupolinę magnetinę sąranką, panašią į sintezės energijos tyrinėtojų 1960-aisiais sukurtus dizainus. Tai buvo nepaprastai sudėtinga dėl dviejų problemų: mokslininkų teigimu, sintezės plazma turi būti apie 2,7e + 8 °F (150 mln. °C), o laikant ją magnetiniame lauke, ji gali šiek tiek užsikonservuoti, nes magnetiniai laukai plazmoje labai pasikeičia.

„Viena iš pagrindinių problemų yra išlaikyti magnetą pakankamai stabiliu pakankamai ilgai, kad iš tikrųjų sulaikytų reakciją“, – sakė tyrimo bendraautorius Stephenas Bradshawas, Raiso universiteto astrofizikas, kuris specializuojasi saulės plazmos reiškiniuose.

„Kai tik atsiranda nedidelis magnetinio lauko sutrikimas, jis auga ir „pfft“, branduolinė reakcija yra sugadinta. Kad ji gerai veiktų, turite išlaikyti dalykus tikrai labai stabilius. Ir dabar ši tikrai graži, nesugadinta laboratorijos plazma galėtų padėti mums geriau suprasti, kaip dalelės sąveikauja su magnetiniu lauku.“

Kaip ir karšta plazma, tyrėjų lazeriu aušinama plazma yra elektronų ir piktogramų sriuba, tačiau ji jautri gana silpnoms magnetinėms jėgoms. Kai komanda pritaikė tokias jėgas netolygiu magnetiniu lauku, panašiai kaip įrengiant gaudyklę, plazma greitai išsiplėtė ją sukūrusi lauko centre ir sulėtėjo persikėlusi į kitą, stipresnį regioną.

Kaip ir karšta plazma, tyrėjų lazeriu aušinama plazma yra elektronų ir jonų sriuba, tačiau ji jautri gana silpnoms magnetinėms jėgoms. Kai komanda pritaikė tokias jėgas netolygiu magnetiniu lauku, panašiai kaip įrengiant gaudyklę, plazma greitai išsiplėtė ją sukūrusiame lauko centre ir sulėtėjo persikėlusi į kitą, stipresnį regioną.

Nors tyrėjai negalėjo stebėti plazmos pabėgimo iš magnetinio uždarymo, jiems pavyko ją sulaikyti bent pusę milisekundės, o tai nebūtų įmanoma, jei ne ši technika.

„Tai suteikia švarų ir kontroliuojamą būdą neutralioms plazmoms tirti kur kas sudėtingesnėse vietose, tokiose kaip saulės atmosfera ar baltosios nykštukinės žvaigždės“, – sakė Raiso universiteto gamtos mokslų dekanas Tomas Killianas.

„Labai naudinga, kad plazma būtų tokia šalta ir kad būtų šios labai švarios laboratorinės sistemos. Pradėję nuo paprastos, mažos, gerai valdomos, gerai suprantamos sistemos, galite pašalinti dalį netvarkos ir tikrai izoliuoti reiškinį.“

Tyrėjai teigia, kad kitas žingsnis yra sujungti magnetinius laukus su lazeriais, kad būtų sukurtos dar geresnės magnetinės gaudyklės, atveriančios kelią daugeliui atradimų.