Sudėtyje yra pati geriausia pasaulyje plazma, kuri atskleidžia sintezės jėgos paslaptį.

Ryžių universiteto absolventas Grantas Gormanas dirba Rice’s Ultracold Atoms and Plasmas Lab. Jeffo Fitlowo / Ryžių universiteto nuotr.

Aušinimas lazeriu Plazma– Butelyje galite atsakyti į klausimą apie sintezės saulės galią.

Ryžių universiteto fizikai atrado būdą, kaip į magnetinę kolbą įstrigti šalčiausią pasaulyje plazmą – tai technologinis pasiekimas, galintis paspartinti švarios energijos, kosminio oro ir astrofizikos tyrimus.

„Norint suprasti, kaip saulės vėjas sąveikauja su Žeme, arba generuoti švarią energiją iš branduolio sintezės, turime suprasti, kaip plazma, elektronų ir jonų sriuba, elgiasi magnetiniame lauke“, – sakė Rice’o gamtos mokslų dekanas Tomas Killianas. , apie tyrimą paskelbė atitinkamas tyrimo autorius Fizinio apžvalgos laiškas.

Naudodami lazeriu aušinamą stroncį, Killian ir magistrantai Grantas Gormanas ir MacKenzie Warrensas sukūrė plazmą maždaug 1 laipsniu. absoliutus nulisArba apie –272 laipsnius CelsijausIr trumpam įstrigęs aplinkinio magneto galia Tai yra pirmas kartas, kai šalčiausią plazmą riboja magnetiniai laukai, o per du dešimtmečius šaltų plazmų tyrinėjęs Killianas teigė, kad ji daugelyje vietų atvėrė duris tirti plazmas.

“Tai švari ir kontroliuojama bandymo kamera neutraliai plazmai tirti sudėtingesnėse vietose, tokiose kaip saulės atmosfera ar Baltasis nykštukas Žvaigždės, – sakė fizikos ir astronomijos profesorius Killianas. – Labai naudinga atvėsinti plazmą ir turėti labai švarią laboratorinę sistemą. Pradėdami nuo paprastos, mažos, gerai valdomos ir suprantamos sistemos, jūs tikrai galite atsikratyti netvarkos ir izoliuoti norimus matyti reiškinius “.

MacKenzie Warrens

Ryžių universiteto absolventas MacKenzie Warrens pritaikė lazerio aušinimo eksperimentus Rice’s Ultracold Atoms and Plasmas Lab. Kreditas: Nuotrauka mandagumo Jeffo Fitlowo / Rice universiteto.

Tai svarbu tyrimo bendraautoriui Stephenui Bradshawui, ryžių astrofizikui, kuris specializuojasi Saulės plazmos fenomeno tyrime.

„Visoje Saulės atomosferoje (stiprus) magnetinis laukas viską keičia, palyginti su tuo, ko tikitės be magnetinio lauko. Bet subtiliai ir rafinuotai, kuris gali jus pakelti, jei jų tikrai neturite. Tai labai supratingas dalykas “, – sakė fizikos ir astronomijos docentas Bradshawas.

Saulės fizikų vargu ar pastebima apie specifinius Saulės atmosferos bruožus, nes atmosferos dalis yra tarp kamerų ir tų funkcijų, o nesvarbūs atmosferos reiškiniai, kurie įsikiša, yra užgožiami. Ką jie nori pastebėti

“Deja, dėl šios regėjimo problemų, stebint plazmos savybes, kyla gana daug neapibrėžtumo”, – sako Bradshawas. Naudodamiesi laboratorinių tyrimų rezultatais patikrinkite ir kalibruokite savo skaitmeninius modelius, tikėdamiesi, kad galime sumažinti šiuos matavimus. neapibrėžtumas “.

Greitai išplėskite savo „Ultracold Plasma“ debesį.

Lazerio sukeltos fluorescencijos metu gautame vaizde matyti sparčiai besiplečiantys ypač auksinės plazmos debesys. Kaip jie veikia? Apribojus stačiakampiais magnetais, kameros centre (kairėje) sukuriamos „Ultracold“ plazmos ir greitai plečiasi, paprastai suyra per kelis tūkstančius sekundžių. Naudodami stiprų magnetinį lauką (rausvą), Ryžių universiteto fizikai šimtus sekundžių įstrigo ir užfiksavo aukštos temperatūros plazmą. Tyrėjai tikisi atsakyti į mokslinius klausimus apie švarią sintezės energiją, saulės fiziką, kosminį orą ir dar daugiau, tyrinėdami, kaip atliekant tokius eksperimentus plazmos sąveikauja su stipriais magnetiniais laukais. Paveikslėlis sutinkamas su T.Killian / Rice universitetu

Plazma yra viena iš keturių pagrindinių materijos būsenų. Tačiau, skirtingai nei kietosios medžiagos, skysčiai ir dujos, plazma paprastai nėra kasdienio gyvenimo dalis, nes ji dažniausiai būna labai karštose vietose, tokiose kaip saulė, žaibas ar žvakių liepsnos. Kaip ir tos karštos plazmos, Killiano plazma yra elektronų ir jonų sriuba. Vietoj to, jie aušinami lazeriniu aušinimu – technika, sukurta per pastarąjį šimtmetį, kad sulaikytų ir sulėtintų materiją šviesa.

Killianas teigė, kad kvadratinė magnetinė konfigūracija, naudojama plazmos gaudymui, buvo standartinė jo laboratorijos ir kitų, skirtų specialaus plazmos sukūrimui, šviestuvų dalis. Tačiau magnetinio plazmos sulaikymo metodo paieška yra rimta problema, nes magnetinis laukas pažeidžia optinę sistemą, kurią fizikai naudoja labai šaltoms plazmoms peržiūrėti.

“Mūsų diagnozė buvo lazerio sukelta fluorescencija, kai mes spinduliuojame lazerį ant mūsų plazmos jonų, o jei pluošto dažnis yra tinkamas, jonai labai efektyviai išsklaido fotonus”, – sakė jis. Tai ir pamatykite, kur yra jonai, taip pat gali išmatuokite jų greitį žiūrėdami į Doplerio poslinkį, lygiai taip pat, kaip naudodamiesi radaro šautuvu, pamatysite, kaip greitai automobilis juda. Tačiau iš tikrųjų magnetinis laukas keičiasi aplink rezonansinį dažnį, ir mes turime sušvelninti spektrinius pokyčius, atsirandančius dėl magnetinio lauko dėl Doplerio pokyčio, kurį norime stebėti “.

Tai daro eksperimentą daug sudėtingesnį, o kad viskas būtų dar sudėtingiau, magnetinis laukas labai keičiasi plazmoje.

Duokite Gormanui Tomui Killianui MacKenzie Warrensą.

Ryžių universiteto fizikai (iš kairės) Grantas Gormanas, Tomas Killianas ir MacKenzie Warrensas atrado būdą, kaip į magnetinę kolbą įstrigti šalčiausią pasaulyje plazmą – tai technologinis pasiekimas, galintis plėtoti tyrimus švarios energijos, kosminių oro sąlygų ir Saulės fizikos įskaitoje: Jeffas Fitlowas / Ryžių universitetas.

„Taigi turime spręsti ne tik magnetinį lauką. Bet tai yra magnetinis laukas, kuris gana sudėtingai keičiasi erdvėje, kad suprastų duomenis ir išsiaiškintų, kas vyksta plazmoje “, – sakė Killianas.„ Mes praleidome metus bandydami išsiaiškinti, ką matėme, kai jį gavome. “

Plazmos elgesį eksperimente apsunkino magnetinis laukas. Štai kodėl perėmimo technika yra tokia naudinga.

„Tai labai sudėtinga, nes mūsų plazma plečiasi palei šiuos laukus ir pradeda jausti jėgas bei įstrigti“, – sakė Killianas. Bet tai tikrai sudėtinga ir tai, ką mes tikrai turime suprasti “.

Vienas iš gamtos pavyzdžių yra saulės vėjas – didelės energijos plazmos srovė iš Saulės, kuri gamina aurorą, borealį ar šiaurinius žiburius. Kai saulės vėjo plazma patenka į Žemę, ji sąveikauja su mūsų Žemės magnetiniu lauku, o tų sąveikų detalės nėra aiškios. Kitas pavyzdys yra branduolių sintezės energijos tyrimai, kuriuos fizikai ir inžinieriai tikisi atkurti saulės viduje, kad gautų didžiulį kiekį švarios energijos.

Stephenas Bradshawas

Ryžių universiteto plazmos fizikas Stephenas Bradshawas tiria saulės spindesius, atmosferos šilumą, saulės vėją ir kitus saulės fizikos reiškinius. Kreditas: Jeffas Fitlowas / Ryžių universitetas.

Killianas teigė, kad kvadratinė magnetinė sąranka, kurią jis, Gormanas ir Warrensas naudojo supakuodami ultravioletinius plazminius buteliukus, buvo panašūs į tą, kurį 1960 m. Sukūrė branduolių sintezės energijos tyrinėtojai reikalingoms sintezės plazmoms. Turint apie 150 mln. , Sakė Bradshaw, iš dalies dėl neatsakyto klausimo, kaip plazmos ir magnetiniai laukai sąveikauja ir veikia vienas kitą.

“Viena iš pagrindinių problemų yra išlaikyti magnetinį lauką pakankamai stabilų, kad jis iš tikrųjų galėtų reaguoti”, – sako Bradshawas. – Kai tik šiek tiek sutrinka magnetinis laukas, jis auga ir branduolinė reakcija “pfft” yra gerai. Sunaikink.

“Norėdami gauti šį efektą, turite išlaikyti viską tikrai stabilų, – sakė jis. – Ir vėlgi, pažvelgę ​​į daiktus gražioje ir grynoje laboratorijos plazmoje, galėsime geriau suprasti, kaip dalelės sąveikauja su plazma.” lauke? “

Nuoroda: 2021 m. Vasario 25 d. GM Gormano, MK Warrenso, SJ Bradshawo ir TC Killiano „Magnetinis ultragarsinės neutralios plazmos sulaikymas“, galima rasti čia. Fizinio apžvalgos laiškas.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.085002

Tyrimą palaikė Karinių oro pajėgų mokslo tyrimų biuras ir Nacionalinio mokslo fondo absolventų stipendijų programa.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pažymėtinos giliavandenės Veneros gėlių kempinių struktūros, kurios yra naudingos kuriant laivus, lėktuvus ir dangoraižius

Euplectella aspergillum stiklo kempinės struktūra structure už hidrodinaminio lauko ribų. Pramonė buvo perstatyta naudojant CINECA superkompiuterius. Kinetinė metodika և Pažangūs skaičiavimo kodai...

Didžiausia aplinkos šalinimo kaukė – ir kaip ją sumažinti

Naujas tyrimas nustatė naudojamo N95 išeikvojimą ir pasiūlė tinkamus būdus jį sumažinti. Nuo praėjusiais metais prasidėjusios „Covid-19“ epidemijos, užrištos akys tapo dar viena sveikatos apsaugos...

Neuromediatorių lygis smegenyse nuspėja matematinius sugebėjimus

Skenavimas buvo baigtas 1 ir 2 metu (maždaug po 1,5 metų) kiekvienoje iš penkių amžiaus grupių (6-erių, 10-mečių, 14-mečių, 16-mečių ir 18 metų) -metukai)....

Genetikai atskleidžia mutacijas, sukeliančias sunkų vaikystės vėžį – vartokite vaistus, kad pašalintumėte jų šalutinį poveikį

Trejybės koledžo genetikai atrado specifinio geno, vadinamo H3K27M, mutaciją, sukeliančią neišgydomą vaikystės vėžį, vadinamą diffi midi glioma (DMG). Augimas taikant tikslinius vaistus. Jų istoriniai...

Neigiamų jonų sulaikymas tarpžvaigždinėje erdvėje

Kaip tarpžvaigždinėje aplinkoje kuriamos neigiamai įkrautos molekulės? Tarpžvaigždiniai debesys yra naujų žvaigždžių gimtinė. Tačiau jie taip pat vaidina pagrindinį vaidmenį formuojant gyvenimą visatoje per...

Newsletter

Subscribe to stay updated.