BTC/USD 11112.08 1.30%
ETH/USD 386.21 0.22%
LTC/USD 48.89 0.40%
BRENT/USD 43.09 -0.48%
GOLD/USD 1949.69 6.14%
RUB/USD 75.03 -0.22%
Tokyo
Moscow
New-York

Ученые охладили плазму лазером

0

Лазер

Группа физиков из Университета Рейса разработала технологию охлаждения фотоионизированной нейтральной плазмы стронция.

Для того чтобы избежать сложностей, связанных с высокой температурой такого агрегатного состояния, исследователи использовали нейтральную плазму, созданную путем фотоионизацией ультрахолодного атомарного газа. После 135 микросекунд охлаждения наблюдалось снижение температуры ионов почти в четыре раза, до 50 мК.

Технология работает посредством зависящего от скорости рассеяния и обмена импульсом между почти резонансными фотонами и ионами, молекулами или атомами. Сразу после образования плазмы встречные поляризованные пучки освещали ее, образуя одномерный оптический поток для лазерного охлаждения вдоль его направления. Пиковая интенсивность одиночного луча достигала 100 мВт/см2. Снижение эффективности охлаждения, вызванное когерентной связью состояний и возникающими вследствие этого магнитно-индуцированными прозрачными участками, было сведено к минимуму благодаря быстро изменяющимся скоростям столкновений в плазме.

Лазерное охлаждение

Экспериментальная схема. Охлаждающий (408 нм) и отталкивающий (1092 и 1033 нм) лазеры применяли во встречных конфигурациях с указанной поляризацией. Свет 422 нм для LIF был сформирован с помощью щели для освещения центрального среза плазмы.

Охлаждение было эффективным только в центральном регионе и в областях, для которых темп расширения вдоль оси лазера оставалась меньше или сопоставимой с диапазоном захвата скорости в течение заметного времени. Однако из-за высокой частоты столкновений в плазме эффект распространился во всех направлениях.

По словам физиков, помимо снижения температуры, технология позволяет создать достаточно резкие градиенты скорости и измерить сдвиговую вязкость. Те же самые оптические силы также замедляют расширение плазмы, открывая пути для ее удержания и других манипуляций.

Успешно продвигаются эксперименты и с классической горячей плазмой. На китайском экспериментальном сверхпроводящем токамаке смогли добиться повышения температуры «искусственного солнца» до 100 млн градусов °С.

текст: Илья Бауэр, фото: Rice University, inanemathgeek