سردترین پلاسمای جهان در یک بطری مغناطیسی به دام انداخته شد

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، پلاسما یکی از چهار حالت اصلی ماده است، اما برخلاف سایر حالت‌های ماده، بخشی از زندگی روزمره ما نیست، چرا که عموما در مکان های بسیار داغ مانند خورشید یا یک صاعقه یافت می‌شود.

سوالات زیادی وجود دارد که باید پاسخ داده شوند؛ سوالاتی که می‌تواند درک ما را در مورد انرژی پاک، آب و هوای فضا و اخترفیزیک بیشتر کند و فیزیکدانان دانشگاه “رایس” در این راستا به کشفی دست یافته‌اند که می‌تواند چنین کاری را انجام دهد.

بر اساس اعلامیه مطبوعاتی این دانشگاه، فیزیکدانان دانشگاه “رایس”(Rice) راهی برای محبوس کردن سردترین پلاسمای جهان در یک بطری مغناطیسی کشف کرده‌اند.

این مطالعه که در مجله Physical Review Letters منتشر شده است، جزئیات این موضوع را توضیح می‌دهد که چگونه محققان با استفاده از “استرانسیوم”(Strontium) خنک شده با لیزر توانستند پلاسمایی با تقریباً منفی ۲۷۲ درجه سانتیگراد(۱ درجه بالای صفر مطلق) بسازند.

این کار، محققان را قادر می‌سازد تا به مدت کوتاهی پلاسما را با نیروهایی از آهنرباهای اطراف به دام بیاندازند. این اولین باری است که یک پلاسمای فوق سرد به شکل مغناطیسی محدود می‌شود و مطالعه پلاسما در تنظیمات مختلف را به یک امکان مناسب تبدیل می‌کند.

محققان از یک تنظیم مغناطیسی چهار قطبی استفاده کردند که ظاهراً شبیه طرح‌هایی است که توسط محققان انرژی همجوشی در دهه ۱۹۶۰ ساخته شده است. این کار به دلیل دو مشکل بسیار چالش برانگیز بود: طبق گفته محققان، پلاسما برای همجوشی باید حدود ۱۵۰ میلیون درجه سانتیگراد دما داشته باشد و دستکاری مغناطیسی آن می‌تواند کمک کننده باشد، زیرا میدان‌های مغناطیسی با پلاسما به شدت تغییر می‌کنند.

“استفان بردشاو” اخترفیزیکدان دانشگاه “رایس” و متخصص در پدیده‌های پلاسما در خورشید که سرپرست این مطالعه است، گفت: یکی از مهم‌ترین مشکلات، ثابت نگه داشتن میدان مغناطیسی به اندازه کافی طولانی است که بتواند واقعاً واکنش را در خود داشته باشد. به محض ایجاد اختلال در میدان مغناطیسی، پلاسما رشد می‌کند و واکنش هسته‌ای خراب می‌شود. برای اینکه این فرآیند خوب کار کند، باید همه چیز را واقعاً پایدار نگه دارید.

وی افزود: یک پلاسمای آزمایشگاهی بسیار خوب و بکر می‌تواند به ما کمک کند تا درک بهتری از نحوه تعامل ذرات با این میدان داشته باشیم.

دقیقاً مانند پلاسمای داغ، پلاسمای خنک شده با لیزر نیز یک مخلوط از الکترون و شمایل است، اما نسبت به نیروهای مغناطیسی نسبتاً ضعیف حساس است. هنگامی که محققان چنین نیروهایی را با یک میدان مغناطیسی غیر یکنواخت اعمال کردند، دقیقاً مانند راه‌اندازی یک دام برای پلاسما بود که پلاسما پس از آن به سرعت در مرکز میدان منبسط شد و پس از حرکت به منطقه قوی‌تر، سرعت آن کاهش یافت.

در حالی که محققان نتوانستند فرار پلاسما را از این دام مشاهده کنند، موفق شدند آن را حداقل به مدت نیم میلی ثانیه مهار کنند که انجام این کار با غیر از این روش امکان پذیر نبود.

“تام کیلیان” رئیس بخش علوم طبیعی دانشگاه “رایس” گفت: این یک بستر آزمایشی پاک و قابل کنترل برای مطالعه پلاسماهای خنثی در مکان‌های بسیار پیچیده‌تر مانند جو خورشید یا ستاره‌های کوتوله سفید است.

وی افزود: داشتن پلاسمایی اینچنین سرد و داشتن این سیستم‌های آزمایشگاهی بسیار تمیز بسیار مفید است. شروع کار با یک سیستم ساده، کوچک، کاملاً کنترل شده و کاملاً فهمیده شده به شما امکان می‌دهد مقداری از بی‌نظمی و درهم‌ریختگی را از بین ببرید و واقعاً پدیده‌ای را که می‌خواهید ببینید، جدا کنید.

محققان اظهار داشتند که گام بعدی در این تحقیق، ترکیب میدان‌های مغناطیسی با لیزر برای ایجاد تله‌های مغناطیسی بهتر است که راه را برای بسیاری از کشفیات جدید باز می‌کند.

انتهای پیام

منبع:ایسنا