Головна / Технології / Дослідникам вперше вдалося перетворити рідкий метал в плазму

Дослідникам вперше вдалося перетворити рідкий метал в плазму

Дослідникам вдалося перетворити рідкий метал в плазму, що відкриває нові підходи до досягнення ядерного синтезу.

Що таке плазма?

Зі шкільного курсу фізики усі знайомі з агрегатними станами речовини: твердий, рідкий та газоподібний. Однак існують і інші стани матерії, причому найчастіше у Всесвіті, наскільки можна судити зараз, зустрічається плазма.

Плазма – це маса вільно рухомих електронів і іонів (позитивно заряджених атомів, у яких не вистачає електронів), яка добре проводить електрику. Хоча вона зазвичай не зустрічається в природних земних умовах, люди навчилися створювати штучну плазму. Найпоширеніший спосіб зробити це – нагріти газ до температури в тисячі градусів за Фаренгейтом, в результаті чого атоми втрачають електрони.

Саме так влаштовані неонові вогні. Електричний струм протікає через зазвичай інертний неон всередині трубки і збуджує його, в результат чого, коли електрони відокремлюються, відбувається випромінювання фотонів.

Дейтерієва плазма

Сильний нагрів газу – не єдиний спосіб створити плазму. Дослідникам з Лабораторії лазерної енергетики (ЛЛЕ) Рочестерського університету вдалося створити щільну плазму дейтерію, попередньо отримавши рідкий дейтерій високої щільності. Для цього його температуру спочатку знизили до 21 градуса за Кельвіном (тобто до мінус 422 градусів за Фаренгейтом), потім стрімко нагріли майже до 180 тисяч градусів за Фаренгейтом.

В ході випробувань використовувалися лазери OMEGA – з їх допомогою була викликана сильна ударна хвиля, яка пройшла через холодний рідкий дейтерій і стиснула його, створивши тиск в 5 мільйонів атмосфер. Дослідники змогли проконтролювати перехід від надщільної рідини до плазми, оскільки спочатку повністю прозорий зразок поступово перетворився в високовідбиваючу речовину, яка набула традиційні фізичні властивості металу.

«Спостерігаючи за зміною відбивної здатності зразка в залежності від його температури, ми змогли спостерігати точні умови того, як цей простий блискучий рідкий метал перетворювався в щільну плазму», – прокоментував науковий співробітник ЛЛЕ Мохамед Загу.

Потенціал для ядерного синтезу

Отримані результати можуть допомогти дослідникам розробити моделі того, як матеріали проводять електрику, а також краще зрозуміти поведінку матерії в екстремальних середовищах Всесвіту. У свою чергу, це «відкриває двері» для вивчення способів відтворення найбільш поширеного джерела енергії у Всесвіті – ядерного синтезу.

«Цією роботою рухає не просто дослідницьку цікавість. Плазма складає великі внутрішні простору астрофізичних тіл, таких як «коричневі карлики», а також дає уявлення про стан матерії, необхідний для отримання термоядерного синтезу. Ці моделі необхідні для розуміння того, як краще планувати експерименти для досягнення синтезу», – пояснив Загу.

Натхнення: gearmix.ru