Кольца стабильной плазмы в условиях открытого воздуха

22.11.2017

В многочисленных научно-фантастических фильмах достаточно часто мелькают кадры с использованием плазменного оружия, оружия, стреляющего сгустками ионизированной высокотемпературной плазмы. Однако плазма, являющаяся одним из самых таинственных состояний материи, существует на Земле только во время кратковременных разрядов молний, внутри неоновых вывесок, плазменных телевизионных панелей и многочисленных научных установок. И лишь недавно группе ученых из Калифорнийского технологического института удалось получить кольца стабильной плазмы на открытом воздухе. Более того, это было сделано достаточно просто, при помощи тончайшей струи воды под высоким давлением и пластины из специального кристаллического материала.

Обычно плазма создается путем нагрева материи до столь высокой температуры, что электроны отрываются от атомов, а материя превращается в "суп" из ионов и свободных электронов. Такая плазма называется высокотемпературной плазмой и именно ее ученые пытаются получить и стабилизировать в камерах термоядерных реакторов. Также существует и холодная плазма, которая получается путем ионизации газа под воздействием электрического поля. Именно такая плазма находится в трубках неоновых вывесок и за счет ее создания работают космические ионные двигатели.

Плазма, которую удалось получить на открытом воздухе ученым из Калифорнии, относится к новому третьему типу. Расщепление молекул воды на атомы и ионизация атомов производится за счет высокой кинетической энергии движения струи воды и взаимодействия молекул с атомами кристаллической решетки пластины. В отличие от других попыток создания плазменных сгустков в атмосфере, которые существовали не более 10 миллисекунд, "водяные" плазменные кольца могут существовать сколь угодно долго до тех пор, пока в кристаллическую пластину будет бить струя воды, являющаяся источником энергии.

Струя воды, которая бьет в пластину, имеет диаметр 85 микронов. Давление в 9 тысяч psi (порядка 630 атмосфер) разгоняет струю воды до скорости 305 метров в секунду. Ученые сравнивают это со струей воды, толщиной с человеческий волос, двигающейся со скоростью летящей пули.

"Некоторые из наших коллег утверждали, что создание стабильной плазмы на открытом воздухе является невозможным" - рассказывает Франсиско Перейра (Francisco Pereira), один из исследователей, - "Но нам удалось создать кольцо стабильной плазмы и поддерживать его столько, сколько нам это необходимо. При этом, мы не нуждаемся ни в вакууме, ни в магнитном поле или еще чем-нибудь другом".

Пока еще трудно сказать, как может быть использован на практике новый метод создания плазмы. Тем не менее, считают ученые, этот метод может оказаться очень полезным для проведения исследований в области плазменной физики, а на практике его использование просматривается в области аккумулирования и хранения энергии.

<< Назад: Биотопливо из пищевого мусора 22.11.2017

>> Вперед: MDmesh K5 - новые 900V MOSFET от STMicroelectronics 21.11.2017

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Магнитные частицы загрязняют мозг 23.09.2016 Частицы магнетита - минерала, обладающего магнитными свойствами - часто находят в живых организмах, и обычно в связи с этим говорят о магнитном чувстве: якобы магнетит, двигаясь под действием геомагнитного поля, раздражает рецепторные клетки, и тем самым животные узнают о том, где север, где юг, и где вообще они находятся. В человеческом организме тоже есть магнетит: его частицы обнаружили в мозге около четверти века назад, и недавно Джо Киршвинк, геофизик из Калифорнийского технологического института, который открыл "человеческий магнетит", сообщил, что наш мозг способен чувствовать и магнитное поле. Однако у магнетита есть существенный минус - он стимулирует появление агрессивных молекул-окислителей, которые повреждают клеточные белки, липиды и ДНК. С другой стороны, известно, что повышенное содержание магнетитовых частиц встречается в мозге больных синдромом Альцгеймера, и что магнетит как-то усиливает токсичность патогенных белковых комплексов, формирующихся в нервных клетках при этом заболевании. И в то же время считается, что весь наш магнетит - биогенный, то есть созданный самим организмом посредством каких-то биохимических реакций. И тогда возникает вопрос, действительно ли магнетитовые частицы нужны для геомагнитного чувства - может, они накапливаются только потому, что в мозге начинаются какие-то патологические процессы, и нервная система не справляется с уборкой опасного мусора. Однако все на самом деле проще: в статье в PNAS исследователи из Ланкастерского университета пишут, что наш магнетит может быть обычным индустриальным загрязнением, попавшим в мозг из внешней среды. Барбара Мар (Barbara Maher) и ее коллеги из Оксфорда, университетов Глазго, Манчестера, Университета Монтаны и Национального автономного университета в Мехико проанализировали посмертные образцы мозга, взятые у нескольких десятков людей, живших в Мехико и в Манчестере. В образцах был магнетит, но большей частью он выглядел совсем не как биологический. Если магнетитовая частица формируется в клетке, то ее форма - тетраэдр или октаэдр, однако те, что нашли в мозгах, выглядели округлыми, шарообразными. Такие наносферы получаются при сильном нагреве - например, при сгорании топлива в автомобильных двигателях или просто на открытом огне. Биогенные тетраэдры и октаэдры тоже были, но на одну биогенную частицу приходилась, по меньшей мере, сотня абиогенных, попавших в мозг из внешней среды. Попутно в нервной ткани обнаружили частицы платины, никеля и кобальта, которые ниоткуда, кроме как извне, попасть в человеческий организм не могли. Размеры всех "внешних" частиц составляют около 150 нанометров, так что они вполне способны проникать в мозг через нос и обонятельные нервные пути. Известно, что в воздухе крупных городов, и особенно вдоль дорог, летает много магнетитовых частиц, так что местные жители легко могут надышаться "магнитной нанопылью". Дает ли это особую чувствительность к магнитному полю, неизвестно; но вообще же с учетом сказанного выше про связь магнетита и болезни Альцгеймера более насущным тут представляется вопрос, как удалить или обезвредить попавшие в мозг частицы, чтобы они не успели навредить нервным клеткам.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026