Dört kutuplu manyetik alana dayalı bir plazma tuzağı, ilk kez ultra soğuk, nötr plazmaların yakalanmasını sağlar.
Houston (ABD). Gaz, sıvı ve katıya ek olarak plazma , örneğin aşırı ısı veya yıldırım çarpmasının yüksek voltajı nedeniyle atomlar elektronlarını kaybettiğinde ortaya çıkan maddenin dördüncü temel halidir. Plazmalar genellikle iletkendir ve güçlü manyetik alanlar tarafından yönlendirilebilirler. Bu, diğer şeylerin yanı sıra, füzyon reaktörlerinde plazma hapsi için kullanılır.
Öte yandan ultra soğuk, nötr plazma, manyetik alanlara neredeyse hiç tepki vermez çünkü iyonlar yalnızca aşırı yavaş hareket eder ve parçacıklar arasındaki bağlantı değişir. Beyaz cücelerde ve gaz devi Jüpiter’in çekirdeğinde meydana gelen aşırı koşullar altında bu, plazmanın sıvı ve hatta katı hale gelebileceği anlamına gelir. Ek olarak, yıldızlararası plazma da aşırı soğuk durumda bulunur.
Laboratuvarda üretilen ultra soğuk, nötr plazma
2019’da Houston’daki Rice Üniversitesi’ndeki bilim adamları da laboratuvarda ilk kez ultra soğuk, nötr plazma ürettiler ( Science ). Stronsiyum atomlarından yapılmış sıcak plazma bunun için temel görevi gördü ve daha sonra lazer soğutma ile neredeyse mutlak sıfıra kadar soğutuldu.
Physical Review Letters’daki yayınlarına göre, Rice Üniversitesi’nden Thomas Killian liderliğindeki ekip, şimdi ilk kez ultra soğuk, nötr plazmayı bir tür “kafes” içinde yakalamayı ve onu yarım milisaniyeden fazla tutmayı başardı. . Normalde, plazma tamamen birkaç mikrosaniye içinde dağılır. Plazmayı yakalamak, fizikçilerin egzotik maddenin doğasını ve davranışını analiz etmesine olanak tanır.
dört kutuplu manyetik alan
Bilim adamları plazmayı yakalamak için önce bir stronyum atomu bulutunu üç milikelvine kadar soğuttular. Daha sonra, gaz bulutunu plazmaya dönüştüren kısa bir lazer darbesi yardımıyla atomlardan elektronları çaldılar. Çalınan elektronlar, modüle edilmiş dört manyetik alandan oluşan bir ızgara tarafından kontrol edilebilecekleri bir duruma getirildi.
Plazma araştırmasında, bu tür dört kutuplu manyetik alanlar, plazmanın hızlı buharlaşmasını bastırmak için genellikle ultra soğuk plazmaların üretilmesinde kullanılır, ancak manyetik alanın ek olarak ayarlanması gerekiyordu.
Thomas Killian : “Plazmamız alan çizgileri boyunca yayılırken ve ardından manyetik kuvvetlerin onu yavaşlattığını hissetmeye başladığında, işin içinde büyük bir karmaşıklık var.”
Yakalama, plazmanın kendisinin de manyetik alanları etkilemesi gerçeğiyle daha da zorlaştı. Yöntemi optimize etmek bu nedenle yaklaşık bir yıl sürdü.
Stephen Bradshaw : “Bu nedenle, ana sorunlardan biri, reaksiyonu yeterince uzun süre sınırlayabilmesi için manyetik alanı yeterince sabit tutmaktır. Manyetik alanda küçük bir türbülans bile olsa, bulut büyür ve plazma reaksiyonu bozulur.”
Plazma tuzağı daha kararlı olmalıdır
Plazma tuzağının geliştiricilerine göre bu, ultra soğuk, nötr plazmalar için yeni araştırma olanakları sunuyor.
Thomas Killian : “Bu bize, normalde Güneş’in atmosferi veya beyaz cüceler gibi çok daha karmaşık yerlerde bulunan nötr plazmaları incelemek için temiz ve kontrol edilebilir bir test ortamı sağlıyor. Basit, iyi kontrol edilen sistemlerden başlayarak, incelemek istediğimiz fenomeni izole edebiliriz.”
Gelecekte, bilim adamları ultra soğuk plazmayı daha uzun süre inceleyebilmek için daha fazla optimizasyon yoluyla plazma tuzağını daha da kararlı hale getirmek istiyor.