Истраживачи који праве најхладнију плазму у свемиру само су пронашли начин да их учине још хладнијим - разносећи их ласерима.
Научници су плазму охладили на око 50 хиљада удела степена изнад апсолутне нуле, око 50 пута хладније него у дубоком свемиру.
Ова прохладна плазма могла би открити како се сличне плазме понашају у центрима белих патуљастих звезда и дубоко у језгри планета гаса попут нашег космичког суседа Јупитера, објавили су истраживачи у новој студији.
Плазма је врста гаса, али довољно је различита да се препозна као једно од четири основна стања материје (поред гаса, течног и чврстог). У плазми је значајан број електрона одвојен од њихових атома, стварајући стање у којем слободни електрони премоштавају јоне или атоме који имају или позитиван или негативан набој.
Температуре у природној плазми су обично веома високе; на пример, плазма на сунчевој површини делује на 10.800 степени Фаренхајта (6.000 степени Целзијуса). Хлађењем плазме научници могу дати детаљнија запажања како би боље разумјели његово понашање у екстремним условима, попут оних који наилазе на наше комшије гаса.
Буди хладнији
Па зашто користити ласере да бисте помогли да се плазма охлади?
"Ласерским хлађењем користи се чињеница да светлост има замах", рекао је за Ливе Сциенце аутор студије Тхомас Киллиан, професор физике и астрономије на Универзитету Рајс у Тексасу. "Ако имам јон у плазми и имам ласерски сноп који расипа светлост од тог јона, сваки пут када јон распрши фотон, гура се у правцу ласерског снопа", рекао је Киллиан.
То значи да ако се ласерски зрак супротстави природном кретању јона, сваки пут када јон распрши светлост, губи одређени замах, што га успорава.
„То је попут ходања узбрдо или у меласи“, рекао је.
За своје експерименте, Киллиан и његови колеге произвели су мале количине неутралне плазме - плазме са релативно једнаким бројем позитивних и негативних наелектрисања - испаравањем метала стронцијума, а затим јонизујући облак. Плазма се распршила за мање од 100 милиона секунди, што научницима није остављало пуно времена да се охладе пре него што је нестала. Да би ласерско хлађење функционисало, потребно им је претходно хлађење плазме, успоравајући јоне још више. На крају, резултирајућа плазма била је око четири пута хладнија од било које која је икада раније створена, известили су аутори студије.
Састављање комада потребних за стварање високо охлађене плазме трајало је око 20 година, мада су и сами експерименти трајали мање од дела секунде - и било је хиљаде и хиљаде експеримената, рекао је Киллиан.
"Када створимо плазму, она живи само неколико стотина микросекунди. Свако" направи плазму, ласерско је охлади, погледај и види шта се догодило "мање је од милисекунде", рекао је. „Потребни су дани и дани да се скупи довољно података да би се могло рећи:„ Ах, тако се понаша плазма “.
Иде хладније
Налази студије нуде мноштво питања о томе како ултрахладна плазма може комуницирати са енергијом и материјом; проналажење одговора могло би да помогне у стварању тачнијих модела белих патуљастих звезда и планета гигантских планета, који имају унутрашњост плазме која се понаша слично плазми хлађеној у лабораторији.
"Потребни су нам бољи модели тих система да бисмо разумели формирање планета," рекао је Киллиан. "Ово је први пут да смо имали експеримент са столом у коме стварно можемо измерити ствари које се могу додати у те моделе."
Стварање плазме која је још хладнија може такође бити надохват руке, што би могло даље трансформисати разумевање научника о томе како се понаша тај мистериозни облик материје, рекао је Киллиан за Ливе Сциенце.
"Ако га можемо охладити другим редоследом, можемо се приближити предвиђањима где плазма заиста може постати чврста супстанца - али бизарна чврста супстанца 10 пута мање густа од било које чврсте материје коју су људи икада направили", рекао је Киллиан.
"То би било веома, врло узбудљиво", додао је.
Открића су објављена у четвртак (3. јануара) на мрежи у часопису Сциенце.
Напомена уредника: Ова прича је ажурирана да поправи температуру сунчеве површине од 3,5 милиона степени Фаренхајта (2 милиона степени Целзијуса), што представља топлију унутрашњост звезде.
Оригинални чланак о Ливе Сциенце.
