Исследователи из Института естественных и точных наук Южно-Уральского государственного университета и Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова провели теоретическое исследование ультрахолодной плазмы. По результатам исследования была предложена новая концепция электронной эмиссии этого вещества, опубликованная в журнале Phisics of Plasma, рассказали в Российской академии наук.
Ультрахолодной называют особый вид плазмы, где ионы охлаждены почти до абсолютного нуля (около −273° С). Такая плазма изучается исследователями по всему миру, потому что в ней силы взаимодействия между частицами играют очень важную роль. Изучение ультрахолодной плазмы может помочь лучше понять фундаментальные законы физики.
Ученые начали исследовать ультрахолодную плазму в теории задолго до того, как смогли создать ее в лаборатории. Сейчас ее удается получить лишь ненадолго, используя, например, очень быстрые потоки газа или специальные лазерные методы охлаждения.
Исследователи обратили внимание на то, как ультрахолодная плазма испускает электроны под воздействием света одного цвета (монохроматического излучения). Они обнаружили, что когда плазма расширяется и взаимодействует с этим светом, количество испускаемых электронов меняется очень интересным образом, образуя четкие и выраженные пики.
Предыдущее объяснение субгармоник эмиссии ультрахолодной плазмы, основанное на резонансах Тонкса — Даттнера, оказалось не совсем верным. Поэтому авторы исследования предложили новое объяснение. Они считают, что это происходит из-за того, что свет выбивает электроны из вторичных ридберговских атомов, которые образуются в плазме.
Субгармоники — это колебания, частота которых в целое число раз меньше частоты основных колебаний. Резонансы Тонкса — Даттнера — серия относительно узких максимумов или минимумов, которые возникают в плазме при возбуждении медленных продольных волн под действием падающих извне электромагнитных волн. Ридберговские атомы — это водородоподобные атомы и атомы щелочных металлов, у которых внешний электрон находится в высоковозбужденном состоянии.
Если электрон под действием света отодвигается на определенное расстояние, он отрывается от своего атома, то есть происходит ионизация. И тогда картина эмиссии такая, какую и наблюдали ученые — с четкими пиками. Главное преимущество новой концепции в том, что она не зависит от формы плазменного облака и не требует выдерживания особых условий на краях этого облака.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что российские ученые разработали новый способ ускорения электронов.