Pētnieki, kas veido vissaukstākās plazmas Visumā, vienkārši atrada veidu, kā padarīt tos vēl aukstākus - izpūšot tos ar lāzeriem.
Zinātnieki atdzesēja plazmu līdz apmēram 50 tūkstošdaļām grāda virs absolūtās nulles, apmēram 50 reizes aukstāks nekā dziļajā kosmosā.
Šī vēsā plazma varētu atklāt, kā līdzīgas plazmas uzvedas balto punduru zvaigžņu centros un dziļi gāzes planētu kodolos, piemēram, mūsu kosmiskais kaimiņš Jupiters, pētnieki ziņoja jaunā pētījumā.
Plazma ir gāzes tips, taču tā ir pietiekami atšķirīga, lai to varētu atzīt par vienu no četriem matērijas stāvokļiem (līdzās gāzei, šķidrai un cietai). Plazmā ievērojams skaits elektronu ir atdalīti no atomiem, radot stāvokli, kurā brīvie elektroni riecas ap joniem vai atomiem, kuriem ir pozitīva vai negatīva lādiņa.
Temperatūra dabiski sastopamā plazmā parasti ir ļoti augsta; piemēram, plazma uz saules virsmas sasniedz 10 800 grādus pēc Fārenheita (6000 grādi pēc Celsija). Atdzesējot plazmu, zinātnieki var veikt detalizētākus novērojumus, lai labāk izprastu tās izturēšanos ekstremālos apstākļos, piemēram, tādos, kas klīst pa mūsu gāzes giganta kaimiņiem.
Esiet vairāk chill
Tātad, kāpēc izmantot lāzerus, lai palīdzētu plazmai atdzist?
"Lāzera dzesēšana izmanto faktu, ka gaismai ir impulss," Live Science pastāstīja galvenā pētījuma autors Tomass Killians, Teksasas Rīsa universitātes fizikas un astronomijas profesors. "Ja man ir jonu plazmā un man ir lāzera stars izkliedē gaismu no šī jona, katru reizi, kad jons izkliedē fotonu, tas saņem spiedienu lāzera stara virzienā," sacīja Killians.
Tas nozīmē, ka, ja lāzera stars iebilst pret jonu dabisko kustību, katru reizi, kad jons izkliedē gaismu, tas zaudē zināmu impulsu, kas to palēnina.
"Tas ir kā staigāšana kalnā vai melase," viņš teica.
Killians un viņa kolēģi eksperimentiem saražoja nelielu daudzumu neitrālas plazmas - plazmas ar salīdzinoši vienādu skaitu pozitīvo un negatīvo lādiņu - iztvaicējot stroncija metālu un pēc tam jonizējot mākoni. Plazma izkliedējās mazāk nekā 100 miljonās sekundes, kas zinātniekiem neatlika daudz laika, lai to atdzesētu, pirms tā pazuda. Lai lāzera dzesēšana darbotos, viņiem bija nepieciešams veikt plazmas atvēsināšanu, vēl vairāk palēninot jonus. Rezultātā iegūtā plazma bija apmēram četras reizes aukstāka nekā jebkura, kas jebkad bija izveidota pirms tam, ziņo pētījuma autori.
Ļoti atdzesētas plazmas iegūšanai nepieciešamo gabalu salikšana prasīja apmēram 20 gadus, lai arī paši eksperimenti ilga mazāk nekā sekundes daļu - un tūkstošiem eksperimentu bija tūkstošiem, sacīja Killians.
"Kad mēs izveidojam plazmu, tā dzīvo tikai pāris simtus mikrosekundi. Katrs" padarīt plazmu, atdzesēt to ar lāzeru, paskatīties un redzēt, kas notika "ir mazāks par milisekundēm," viņš teica. "Paiet dienas un dienas, lai faktiski izveidotu pietiekami daudz datu, lai pateiktu:" Ah, šādā veidā uzvedas plazma. ""
Ejot aukstāks
Pētījuma rezultāti uzdod daudz jautājumu par to, kā ultracold plazma var mijiedarboties ar enerģiju un matēriju; atbilžu atrašana varētu palīdzēt radīt precīzākus balto punduru zvaigžņu un gāzes giganta planētu modeļus, kuru iekšpusē ir plazma, kas uzvedas līdzīgi laboratorijā atdzesētai plazmai.
"Mums nepieciešami labāki šo sistēmu modeļi, lai mēs varētu saprast planētas veidošanos," sacīja Killians. "Šī ir pirmā reize, kad mums ir planšetdatora eksperiments, kurā mēs faktiski varam izmērīt lietas, kuras iekļaut šajos modeļos."
Var būt pieejama arī vēl aukstākas plazmas izveidošana, kas varētu vēl vairāk pārveidot zinātnieku izpratni par to, kā šī noslēpumainā matērijas forma uzvedas, Killian stāstīja Live Science.
"Ja mēs to atdzesējam vēl par vienu pakāpi, mēs varam pietuvoties prognozēm par to, kur plazma faktiski var kļūt par cietu - bet savāda cieta viela ir 10 reizes mazāk blīva nekā jebkura cieta viela, ko cilvēki jebkad ir izveidojuši," sacīja Killian.
"Tas būtu ļoti, ļoti aizraujoši," viņš piebilda.
Rezultāti tika publicēti tiešsaistē ceturtdien (3. janvārī) žurnālā Science.
Redaktora piezīme: Šis stāsts tika atjaunināts, lai koriģētu saules virsmas temperatūru no 3,5 miljoniem grādu pēc Fārenheita (2 miljoni grādi pēc Celsija), kas attēlo zvaigznes karstāko interjeru.
Oriģināls raksts par Dzīvā zinātne.
