Istraživači koji prave najhladniju plazmu u svemiru samo su pronašli način da ih učine još hladnijima - raznijevši ih laserom.
Znanstvenici su plazmu ohladili na oko 50 tisuća udjela stupnja iznad apsolutne nule, oko 50 puta hladnije nego u dubokom svemiru.
Ova prohladna plazma mogla bi otkriti kako se slične plazme ponašaju u središtima bijelih patuljastih zvijezda i duboko u jezgri plinskih planeta poput našeg kozmičkog susjeda Jupitera, izvijestili su istraživači u novoj studiji.
Plazma je vrsta plina, ali dovoljno je različita da je prepoznata kao jedno od četiri temeljna stanja materije (pored plina, tekućine i krute tvari). U plazmi se značajan broj elektrona odvojio od njihovih atoma, stvarajući stanje u kojem slobodni elektroni premoštavaju ione ili atome koji imaju ili pozitivan ili negativan naboj.
Temperature u prirodnoj plazmi su obično vrlo visoke; na primjer, plazma na sunčevoj površini ključa na 10.800 stupnjeva Celzijevih stupnjeva (6.000 stupnjeva Celzija). Hlađenjem plazme znanstvenici mogu dati detaljnija zapažanja kako bi bolje razumjeli njezino ponašanje u ekstremnim uvjetima, poput onih koji naginju našim susjedima plinskih divova.
Budite više hladni
Pa zašto koristiti lasere kako biste pomogli izlijevanju plazme?
"Laserskim hlađenjem koristi se činjenica da svjetlost ima zamah", rekao je za Live Science autor studije Thomas Killian, profesor fizike i astronomije na Sveučilištu Rice u Teksasu. "Ako imam ion u plazmi i imam lasersku zraku koja raspršuje svjetlost od tog iona, svaki put kada ion rasprši foton, gura se u smjeru laserske zrake", rekao je Killian.
To znači da ako se laserski snop suprotstavi ionskom prirodnom gibanju, svaki put kad ion rasprši svjetlost, gubi određeni zamah, što ga usporava.
"To je poput hodanja uzbrdo ili u melasi", rekao je.
Za svoje eksperimente, Killian i njegovi kolege proizveli su male količine neutralne plazme - plazme s relativno jednakim brojem pozitivnih i negativnih naboja - isparavanjem metala stroncija, a zatim ioniziranjem oblaka. Plazma se raspršila za manje od 100 milijuna sekundi, što znanstvenicima nije ostavljalo puno vremena da se ohlade prije nego što je nestala. Da bi lasersko hlađenje djelovalo, trebalo im je prethodno hlađenje plazme, usporavajući ione još više. Na kraju, rezultirajuća plazma bila je oko četiri puta hladnija od one koja je ikada ranije stvorena, izvijestili su autori studije.
Sastavljanje komada potrebnih za stvaranje visoko ohlađene plazme trebalo je oko 20 godina, premda su i sami eksperimenti trajali manje od djelića sekunde - a bilo je tisuće i tisuće eksperimenata, rekao je Killian.
"Kad stvorimo plazmu, ona živi samo nekoliko stotina mikrosekundi. Svako" napravi plazmu, lasersko je ohladi, pogledaj i vidi što se dogodilo "manje je od milisekunde", rekao je. "Potrebni su dani i dani da se sakupi dovoljno podataka da se kaže:" Ah, tako se ponaša plazma. "
Ide hladnije
Nalazi studije nude mnoštvo pitanja o tome kako ultrahladna plazma može komunicirati s energijom i materijom; pronalaženje odgovora moglo bi pomoći u stvaranju preciznijih modela bijelih patuljastih zvijezda i planeta plinskih divova, koji u unutrašnjosti imaju plazmu koja se ponaša slično kao plazma hlađena u laboratoriju.
"Potrebni su nam bolji modeli tih sustava kako bismo mogli razumjeti stvaranje planeta", rekao je Killian. "Ovo je prvi put da smo imali eksperiment sa stolnim pločama u kojem zapravo možemo izmjeriti stvari koje se mogu dodati u te modele."
Stvaranje još plaznije plazme može biti nadohvat ruke, što bi moglo dodatno preobraziti znanstvenike razumijevanje kako se ponaša taj tajanstveni oblik materije, rekao je Killian za Live Science.
"Ako ga možemo ohladiti drugim redoslijedom, možemo se približiti predviđanjima gdje će plazma u stvari postati krutina - ali bizarna kruta tvar 10 puta manje gusta od bilo koje čvrste tvari koju su ljudi ikad napravili", rekao je Killian.
"To bi bilo vrlo, vrlo uzbudljivo", dodao je.
Otkrića su objavljena na mreži u četvrtak (3. siječnja) u časopisu Science.
Napomena urednika: Ova je priča ažurirana kako bi se ispravila temperatura sunčeve površine s 3,5 milijuna stupnjeva Farenhajta (2 milijuna stupnjeva Celzija), što predstavlja topliju unutrašnjost zvijezde.
Izvorni članak o Znanost uživo.
