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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Компьютерная мышка предупредит стресс 30.07.2000 Британские исследователи разработали устройство для ввода информации нового поколения. Мышка, созданная двумя студентами из университета Локборо, способна улавливать настроение пользователя по силе нажатия кнопки и посылать сигналы на компьютер для их последующей обработки. Таким образом, пользователя предупреждают о возможности стрессового состояния, что, как считают разработчики, должно способствовать улучшению настроения.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025