Cercetătorii care fac cele mai reci plasme din univers au găsit doar o modalitate de a le face și mai reci - prin explozia lor cu lasere.
Oamenii de știință au răcit plasma la aproximativ 50 de mii de grade peste zero absolut, de aproximativ 50 de ori mai rece decât în spațiul profund.
Această plasmă rece ar putea dezvălui modul în care plasmele similare se comportă în centrele stelelor pitice albe și adânc în miezul planetelor gazoase precum vecinul nostru cosmic, Jupiter, au raportat cercetătorii într-un nou studiu.
Plasma este un tip de gaz, dar este suficient de diferită pentru a fi recunoscută ca una dintre cele patru stări fundamentale ale materiei (alături de gaz, lichid și solid). În plasmă, un număr semnificativ de electroni au fost separați de atomii lor, creând o stare în care electronii liberi se fixează în jurul ionilor, sau atomi care au fie o sarcină pozitivă sau negativă.
Temperaturile în plasmă naturală sunt de obicei foarte ridicate; de exemplu, plasma de pe suprafața soarelui se așează la 10.800 de grade Fahrenheit (6.000 de grade Celsius). Prin răcirea plasmei, oamenii de știință pot face observații mai detaliate pentru a înțelege mai bine comportamentul acestuia în condiții extreme, cum ar fi cei care călătoresc pe vecinii noștri de gaz.
Fii mai rece
Atunci de ce să folosiți lasere pentru a ajuta plasma să se răcorească?
"Răcirea cu laser profită de faptul că lumina are un impuls", a declarat pentru Live Science autorul principalului studiu Thomas Killian, profesor de fizică și astronomie la Universitatea Rice din Texas. "Dacă am un ion în plasmă și am un fascicul laser care împrăștie lumina de pe acel ion, de fiecare dată când ionul împrăștie un foton devine o apăsare în direcția fasciculului laser", a spus Killian.
Acest lucru înseamnă că, dacă un fascicul laser se opune mișcării naturale a ionului, de fiecare dată când ionul împrăștie lumina pierde un anumit impuls, ceea ce îl încetinește.
„Este ca și cum ai merge pe munte sau în melasă”, a spus el.
Pentru experimentele lor, Killian și colegii săi au produs cantități mici de plasmă neutră - plasmă cu un număr relativ egal de sarcini pozitive și negative - vaporizând metalul de stronțiu și apoi ionizează norul. Plasma s-a disipat în mai puțin de 100 de milioane de secunde, ceea ce nu a lăsat oamenii de știință mult timp pentru a o răci înainte de a dispărea. Pentru ca răcirea cu laser să funcționeze, au avut nevoie să precoceze plasma, încetinind și mai mult ionii. La final, plasma rezultată a fost de aproximativ patru ori mai rece decât oricare s-a creat vreodată, au raportat autorii studiului.
Asamblarea pieselor necesare pentru generarea plasmei foarte răcite a durat aproximativ 20 de ani, deși experimentele în sine au durat mai puțin de o fracțiune de secundă - și au existat mii și mii de experimente, a spus Killian.
„Când creăm o plasmă, acesta trăiește doar pentru câteva sute de microsecunde. Fiecare„ face o plasmă, răcește-l cu laser, uită-te și vezi ce s-a întâmplat ”este mai puțin decât o milisecundă, a spus el. "Este nevoie de zile și zile pentru a construi de fapt suficiente date pentru a spune:„ Ah, așa se comportă plasma. "
Merge mai rece
Rezultatele studiului invită o mulțime de întrebări despre modul în care plasma ultraracolă poate interacționa cu energia și materia; găsirea răspunsurilor ar putea ajuta la crearea de modele mai precise de stele pitice albe și planete gigantice cu gaz, care au plasă profundă în interiorul lor, care se comportă similar cu plasma răcită în laborator.
"Avem nevoie de modele mai bune ale acestor sisteme pentru a putea înțelege formarea planetei", a spus Killian. "Este pentru prima dată când am avut un experiment pe tabletă, în care putem măsura efectiv lucrurile pentru a se încadra în acele modele."
Crearea plasmei este și mai rece poate fi, de asemenea, la îndemână, ceea ce ar putea transforma în continuare înțelegerea oamenilor de știință despre modul în care se comportă această formă misterioasă a materiei, a spus Killian Live Science.
"Dacă îl putem răci o altă ordine de mărime, ne putem apropia de predicțiile de unde plasma poate deveni de fapt un solid - dar un solid bizar de 10 ori mai puțin dens decât orice solid pe care oamenii l-au făcut vreodată", a spus Killian.
"Asta ar fi foarte, foarte interesant", a adăugat el.
Rezultatele au fost publicate online joi (3 ianuarie) în revista Science.
Nota editorului: Această poveste a fost actualizată pentru a corecta temperatura suprafeței soarelui de la 3,5 milioane de grade Fahrenheit (2 milioane de grade Celsius), ceea ce reprezintă interiorul cald al stelei.
Articolul original pe Știința în direct.
