Плазма со сверхбыстрым механизмом охлаждения

18.02.2021

Исследователи из Advanced Imaging of Matter совершили прорыв - создали совершенно новый тип плазмы, объединив самые современные технологии с использованием ультракоротких лазерных импульсов и ультрахолодных атомарных газов. Они сообщили о новом механизме электронного охлаждения в такой плазме

Материя существует в четырех состояниях - твердом, газовом, жидком и плазменном, причем плазма является наиболее распространенным состоянием в видимой Вселенной. Она состоит из свободных заряженных частиц, таких как ионы и электроны. Плазма может существовать в огромном диапазоне температур и плотностей: от ядра Солнца до молний или пламени. Задача понять динамику плазмы состоит в том, чтобы сначала определить универсальные механизмы, а затем сравнить их с контролируемым лабораторным экспериментом.

В Центре оптических квантовых технологий Гамбургского университета исследователи охлаждают и захватывают атомы лазерным светом. Они используют интенсивное световое поле ультракороткого лазерного импульса для разделения атомов на электроны и ионы в течение 200 фемтосекунд. Фемтосекунда - это одна миллионная одной миллиардной секунды. Из-за чрезвычайно низкой начальной температуры атомов ионы имеют температуру ниже 40 милликельвинов, что лишь чуть выше минимально возможной температуры во Вселенной -273°C. Напротив, электроны изначально очень горячие с температурой 4977°C, близкой к температурам на поверхности Солнца.

Горячие электроны, непосредственно создаваемые ультракоротким лазерным импульсом, начинают уходить и оставлять положительно заряженную область, которая захватывает часть электронов в ультрахолодной плазме. Такое состояние плазмы никогда раньше не наблюдалось. Исследователи пронаблюдали, что захваченные электроны в плазме охлаждаются в сверхбыстрых временных масштабах, и измерили конечную температуру. Кроме того, они заметили, что плазма стабильна в течение нескольких сотен наносекунд, что для таких систем очень много.

Такая ультрахолодная плазма служит эталоном для теоретических моделей и может пролить свет на экстремальные условия, присутствующие в термоядерном синтезе с инерционным удержанием или астрономических объектах, таких как белые карлики. Более того, получаемые ультрахолодные электроны сами по себе интересны как яркий источник для визуализации биологических образцов.

<< Назад: Яблоки способствуют росту новых нейронов 19.02.2021

>> Вперед: Электронная книга с цветным экраном PocketBook InkPad Color 18.02.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Гольф продлевает жизнь 02.12.2008 Как обнаружили шведские медики, игра в гольф продлевает жизнь. По данным, хранящимся в шведских клубах любителей гольфа, они установили сроки жизни 300 тысяч игроков и сравнили их со смертностью всего населения Швеции. Оказалось, что смертность игроков в гольф на 40% ниже, чем среди населения тех же возрастов, а ожидаемая продолжительность жизни на пять лет больше, чем у среднего шведа. Причины этого не очень ясны. Видимо, сказываются хорошая тренированность и частое пребывание на свежем воздухе, но может влиять и тот факт, что гольфом обычно занимаются люди с достатком выше среднего, а они и питаются и лечатся лучше менее обеспеченных.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025