Evrendeki en soğuk plazmaları yapan araştırmacılar, lazerlerle patlatarak onları daha da soğuk hale getirmenin bir yolunu buldular.
Bilim adamları plazmayı, derin sıfırdan yaklaşık 50 kat daha soğuk, mutlak sıfırın üzerinde 50 binde bir dereceye kadar soğutdu.
Araştırmacılar yeni bir çalışmada, bu serin plazma, kozmik komşumuz Jüpiter gibi gaz gezegenlerinin merkezinde ve beyaz cüce yıldızların merkezlerinde ve derinlerde benzer plazmanın nasıl davrandığını ortaya çıkarabilir.
Plazma bir gaz türüdür, ancak maddenin dört temel durumundan biri (gaz, sıvı ve katı ile birlikte) olarak tanınacak kadar farklıdır. Plazmada, önemli sayıda elektron atomlarından ayrılmıştır, bu da serbest elektronların iyonların etrafına veya pozitif veya negatif yüke sahip atomlara yapıştığı bir durum oluşturur.
Doğal olarak oluşan plazmada sıcaklıklar tipik olarak çok yüksektir; örneğin, güneşin yüzeyindeki plazma 10.800 derece Fahrenhayt (6.000 derece Santigrat) olarak görülür. Plazma soğutarak bilim adamları, gaz devi komşularımızı sarsanlar gibi aşırı koşullar altında davranışını daha iyi anlamak için daha ayrıntılı gözlemler yapabilirler.
Daha sakin ol
Peki neden plazmanın soğumasına yardımcı olmak için lazerler kullanıyorsunuz?
Teksas'taki Rice Üniversitesi'nde fizik ve astronomi profesörü olan baş çalışma yazarı Thomas Killian, "Lazer soğutma ışığın momentum sahibi olmasından faydalanıyor." Killian, "Plazmada bir iyonum varsa ve o iyondan bir lazer ışını saçan ışığım varsa, iyon bir fotonu saçtığında lazer ışını yönünde bir itme olur." Dedi.
Bu, bir lazer ışını iyonun doğal hareketine karşı çıkarsa, iyon her ışık saçtığında bir miktar momentum kaybeder, bu da onu yavaşlatır.
“Yokuş yukarı veya pekmez gibi yürümek gibi” dedi.
Deneyleri için, Killian ve meslektaşları küçük miktarlarda nötr plazma ürettiler - nispeten eşit sayıda pozitif ve negatif yüke sahip plazma - stronsiyum metali buharlaştırıp ardından bulutu iyonlaştırdılar. Plazma saniyenin 100 milyonda birinden daha az sürede dağıldı, bu da bilim insanlarına kaybolmadan önce soğuması için fazla zaman bırakmadı. Lazer soğutmanın çalışması için, plazmayı önceden soğutmaları ve iyonları daha da yavaşlatmaları gerekiyordu. Sonuç olarak, sonuçta ortaya çıkan plazma, daha önce yaratılmış olandan yaklaşık dört kat daha soğuktu.
Killian, yüksek derecede soğutulmuş plazma oluşturmak için gereken parçaların birleştirilmesinin yaklaşık 20 yıl sürmesine rağmen, deneylerin kendileri bir saniyenin bir kısmından daha az sürdü - ve binlerce binlerce deney yapıldı.
"Bir plazma oluşturduğumuzda sadece birkaç yüz mikrosaniye yaşıyor. Her 'bir plazma yap, lazerle soğut, bak ve ne olduğunu gör' bir milisaniyeden az" dedi. Diyerek şöyle devam etti: "Gerçekten, 'Ah, plazmanın böyle davrandığını' söylemek için yeterli veri oluşturmak günler ve günler sürüyor."
Soğuyor
Çalışmanın bulguları, ultra soğutulmuş plazmanın enerji ve madde ile nasıl etkileşime girebileceği konusunda birçok soru sormaktadır; cevap bulmak, laboratuvarda soğutulmuş plazmaya benzer şekilde davranan içlerinde derin plazma bulunan beyaz cüce yıldızların ve gaz devi gezegenlerin daha doğru modellerini oluşturmaya yardımcı olabilir.
Killian, “Gezegen oluşumunu anlayabilmemiz için bu sistemlerin daha iyi modellerine ihtiyacımız var” dedi. "İlk defa bu modellere beslenecek şeyleri gerçekten ölçebileceğimiz bir masa üstü denememiz oldu."
Killian'ın Canlı Bilim'e verdiği demeçte, bilim adamlarının bu gizemli formun nasıl davrandığına dair anlayışlarını daha da değiştirebilecek olan, daha da soğuk olan plazma oluşturmak da mümkün olabilir.
Killian, "Başka bir büyüklük sırasını soğutabilirsek, plazmanın gerçekte katı olabileceği tahminlerine yaklaşabiliriz - ancak insanların yaptığı herhangi bir katıdan 10 kat daha az tuhaf bir katı." Dedi.
“Bu çok, çok heyecan verici olurdu” diye ekledi.
Bulgular, 3 Ocak Perşembe günü Science dergisinde çevrimiçi olarak yayınlandı.
Editörün Notu: Bu hikaye, güneşin yüzeyinin sıcaklığını, yıldızın daha sıcak iç kısmını temsil eden 3.5 milyon Fahrenheit (2 milyon Santigrat) dereceden düzeltmek için güncellendi.
Orijinal makale Canlı Bilim.
