우주에서 가장 차가운 플라즈마를 만드는 연구자들은 레이저로 분사하여 더 차갑게 만드는 방법을 찾았습니다.
과학자들은 우주 공간보다 약 50 배 더 차갑게 플라즈마를 절대 영도보다 약 50 천도 정도 냉각시켰다.
이 냉장 한 플라즈마는 비슷한 왜소한 플라즈마 왜 백색 왜성 중심에서 우리의 우주 이웃과 같은 가스 행성의 핵심에서 어떻게 작동 하는지를 보여줄 수 있다고 목성 연구원은 새로운 연구에서 보도했다.
플라즈마는 일종의 가스이지만 물질의 네 가지 기본 상태 (가스, 액체 및 고체와 함께)로 인식되기에 충분히 다릅니다. 플라즈마에서, 상당한 수의 전자가 그들의 원자로부터 분리되어, 자유 전자가 이온 주위에 압축되는 상태, 또는 양 또는 음전하를 갖는 원자를 생성한다.
자연 발생 플라즈마의 온도는 일반적으로 매우 높습니다. 예를 들어, 태양 표면의 플라즈마는 화씨 10,800도 (6,000도)에서 보입니다. 플라즈마를 냉각시킴으로써 과학자들은 우리의 거대한 이웃을 괴롭히는 것과 같은 극한 조건에서 그 행동을 더 잘 이해하기 위해 더 자세한 관찰을 할 수 있습니다.
더 차갑게
왜 플라즈마를 식히는 데 레이저를 사용합니까?
텍사스 라이스 대학교 물리학과 천문학 교수 인 토마스 킬리언 (Thomas Killian)은“레이저 냉각은 빛이 운동량이라는 사실을 이용한다”고 말했다. Killian은“플라즈마에 이온이 있고 그 이온에서 레이저 빔 산란광이 발생하면 이온이 광자를 산란시킬 때마다 레이저 빔 방향으로 밀린다.
이것은 레이저 빔이 이온의 자연 운동에 반대하면 이온이 빛을 산란시킬 때마다 약간의 운동량을 잃어 속도가 느려집니다.
"이것은 오르막길이나 당밀에 걷는 것과 같다"고 그는 말했다.
실험을 위해 킬리언과 그의 동료들은 소량의 중성 플라즈마-상대적으로 동일한 양의 양과 음전하를 가진 플라즈마-스트론튬 금속을 기화시킨 다음 구름을 이온화하는 소량의 중성 플라즈마를 생산했다. 플라즈마는 1 억분의 1 초도 채 걸리지 않아 과학자들은 그것이 사라지기 전에 그것을 식힐 시간을 많이주지 않았다. 레이저 냉각이 작동하려면 플라즈마를 사전 냉각하여 이온 속도를 더 낮추어야했습니다. 결국, 결과 혈장은 이전에 생성 된 것보다 약 4 배 더 차갑다 고 연구 저자들은보고했다.
Killian은 고 냉각 플라즈마를 생성하는 데 필요한 부품을 조립하는 데 약 20 년이 걸렸지 만 실험 자체는 1 초도 채 걸리지 않았으며 수천 건의 실험이 수천 번 수행되었다고 Killian은 말했다.
"우리는 플라즈마를 만들 때 수백 마이크로 초 동안 만 살아남는다. 모든 플라즈마를 만들고, 레이저로 냉각시키고, 어떤 일이 일어 났는지보고 볼 때마다"밀리 초도 안된다 "고 그는 말했다. "실제로 플라즈마가 작동하는 방식입니다"라고 말할만큼 충분한 데이터를 실제로 구축하려면 며칠이 걸립니다. "
추워
이번 연구 결과는 초저온 플라즈마가 에너지와 물질과 어떻게 상호 작용하는지에 대한 많은 의문을 불러 일으킨다. 답을 찾는 것은 실험실에서 냉각 된 플라즈마와 유사하게 내부에 플라즈마가있는 백색 왜성 및 가스 거대한 행성의보다 정확한 모델을 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.
킬리언은“우리는 행성 형성을 이해할 수 있도록 더 나은 시스템 모델이 필요하다”고 말했다. "이 모델에 공급할 물건을 실제로 측정 할 수있는 탁상 실험을 한 것은 이번이 처음입니다."
킬리언은 라이브 과학에 따르면, 훨씬 더 차가운 플라즈마를 만드는 것도 가능할 수 있으며,이 신비한 형태의 물질이 어떻게 작용하는지에 대한 과학자들의 이해를 더욱 변화시킬 수있다.
Killian은“우리가 다른 크기로 식힐 수 있다면 플라즈마가 실제로 고체가 될 수있는 위치에 대한 예측에 가까워 질 수 있지만 사람들이 만든 고체보다 밀도가 10 배나 덜 조밀하다”고 말했다.
"매우 흥미 롭다"고 덧붙였다.
그 결과는 사이언스 지에 목요일 (1 월 3 일) 온라인으로 출판되었다.
편집자 주 :이 이야기는 별의 더운 실내를 나타내는 화씨 350 만도 (섭씨 2 백만도)에서 태양 표면의 온도를 수정하기 위해 업데이트되었습니다.
에 원본 기사 라이브 과학.
