Tyrėjai, kurie gamina šalčiausias plazmas visatoje, tiesiog rado būdą, kaip padaryti jas dar šaltesnes - sprogdindami juos lazeriais.
Mokslininkai atšaldė plazmą iki maždaug 50 tūkstančių laipsnių, virš absoliučiojo nulio, maždaug 50 kartų šaltesni nei gilumoje.
Ši šalta plazma galėtų atskleisti, kaip panašios plazmos elgiasi baltųjų nykštukinių žvaigždžių centruose ir giliai dujų planetų šerdyje, kaip mūsų kosminis kaimynas Jupiteris, pranešė tyrėjai naujame tyrime.
Plazma yra dujų rūšis, tačiau ji yra pakankamai skirtinga, kad būtų pripažinta viena iš keturių pagrindinių materijos būsenų (šalia dujų, skysto ir kieto). Plazmoje reikšmingas elektronų skaičius buvo atskirtas nuo jų atomų, sukuriant būseną, kai laisvieji elektronai zip aplink jonus, arba atomai, turintys teigiamą arba neigiamą krūvį.
Paprastai natūraliai susidarančios plazmos temperatūra yra labai aukšta; Pvz., saulės paviršiuje plazma nusistovi esant 10 800 laipsnių Farenheito (6 000 laipsnių Celsijaus). Aušindami plazmą, mokslininkai gali atlikti išsamesnius stebėjimus, kad geriau suprastų jos elgesį ekstremaliomis sąlygomis, pavyzdžiui, tiems, kurie kepa mūsų kaimynus dujus.
Būkite labiau vėsūs
Taigi kodėl reikia naudoti lazerius, kad plazma atšaltų?
„Aušinimas lazeriu pasinaudoja tuo, kad šviesa įgauna pagreitį“, - „Live Science“ pasakojo pagrindinio tyrimo autorius Tomas Killianas, fizikos ir astronomijos profesorius Rice'o universitete Teksase. „Jei aš turiu joną plazmoje ir turiu lazerio spindulį, išsklaidantį nuo to jono, kaskart, kai jonai išsklaido fotoną, jis pasislenka lazerio spindulio kryptimi“, - teigė Killianas.
Tai reiškia, kad jei lazerio spindulys priešinasi natūraliam jonų judesiui, kiekvieną kartą, kai jonai išsisklaido, jis praranda tam tikrą impulsą, kuris jį sulėtina.
„Tai panašu į ėjimą į kalną ar melasą“, - sakė jis.
Savo eksperimentams Killianas ir jo kolegos pagamino nedidelį kiekį neutralios plazmos - plazmos su santykinai lygiu teigiamų ir neigiamų krūvių skaičiumi - garindami stroncio metalą, o paskui jonizuodami debesis. Plazma išsisklaidė per mažiau nei 100 milijonų sekundės sekundžių, todėl mokslininkams nebuvo daug laiko atvėsti, kol ji išnyko. Kad lazerinis aušinimas veiktų, jiems reikėjo pakartotinai išplauti plazmą, dar labiau sulėtindami jonus. Galų gale gauta plazma buvo keturis kartus šaltesnė nei bet kuri anksčiau sukurta, pranešė tyrimo autoriai.
Gauti gabaliukai, reikalingi labai atvėsusiai plazmai sukurti, užtruko apie 20 metų, nors patys eksperimentai užtruko mažiau nei sekundės dalį - ir tūkstančiai atliktų eksperimentų buvo tūkstančiai, sakė Killianas.
"Kai sukuriame plazmą, ji gyvena tik porą šimtų mikrosekundžių. Kiekvienas" padaryk plazmą, atvėsink ją lazeriu, pažiūrėk ir pamatyk, kas atsitiko "yra mažesnis nei milisekundė", - sakė jis. "Reikia dienų ir dienų, kol iš tikrųjų sukaupiama pakankamai duomenų, kad būtų galima pasakyti:" Ai, taip elgiasi plazma "."
Vyksta šalčiau
Tyrimo išvados kelia daugybę klausimų apie tai, kaip ypač plastiška plazma gali sąveikauti su energija ir materija; atsakymų ieškojimas galėtų padėti sukurti tikslesnius baltųjų nykštukinių žvaigždžių ir dujų milžiniškų planetų, kurių interjeruose yra plazma, modelius, kurie elgiasi panašiai kaip laboratorijoje aušinama plazma.
„Mums reikia geresnių tų sistemų modelių, kad galėtume suprasti planetų susidarymą“, - teigė Killianas. "Tai yra pirmas kartas, kai mes atlikome planšetinio kompiuterio eksperimentą, kuriame iš tikrųjų galime išmatuoti dalykus, kuriuos reikia įtraukti į tuos modelius."
Sukurti plazmą, kuri būtų dar šaltesnė, taip pat gali būti pasiekta, o tai galėtų dar labiau pakeisti mokslininkų supratimą, kaip ši paslaptinga materijos forma elgiasi, sakė Killian „Live Science“.
„Jei galime atvėsinti tai kita masteliu, galime priartėti prie prognozių, kur plazma iš tikrųjų gali tapti kieta, tačiau keista kietas 10 kartų mažiau tankus nei bet koks kietas tirpalas, kurį žmonės kada nors pagamino“, - teigė Killianas.
„Tai būtų labai, labai įdomu“, - pridūrė jis.
Rezultatai buvo paskelbti internete ketvirtadienį (sausio 3 d.) Žurnale „Science“.
Redaktoriaus pastaba: Ši istorija buvo atnaujinta, kad saulės paviršiaus temperatūra būtų pakoreguota nuo 3,5 milijono laipsnių Farenheito (2 milijonai laipsnių Celsijaus), kuri atspindi karščiausią žvaigždės interjerą.
Originalus straipsnis apie Gyvasis mokslas.
