חוקרים שעושים את הפלזמות הקרות ביותר ביקום פשוט מצאו דרך להפוך אותם לקרים עוד יותר - על ידי פיצוץ אותם בלייזרים.
המדענים קיררו את הפלזמה לכ- 50 אלפיות מעלות מעל האפס המוחלט, כ- 50 פעמים קרות יותר מאשר בחלל העמוק.
פלזמה קרירה זו יכולה לחשוף כיצד פלזמות דומות מתנהגות במרכזי כוכבי הגמד הלבן ועמוק בליבת כוכבי הלכת הגז כמו שכנתנו הקוסמית, יופיטר, כך דיווחו החוקרים במחקר חדש.
פלזמה היא סוג של גז, אבל זה מספיק מספיק כדי להכיר אותו כאחד מארבעת מצבי היסוד של החומר (לצד גז, נוזל ומוצק). בפלזמה, הופרדו מספר משמעותי של אלקטרונים מהאטומים שלהם, וכך נוצר מצב בו אלקטרונים חופשיים מסתובבים סביב יונים, או אטומים שיש להם מטען חיובי או שלילי.
הטמפרטורות בפלזמה המתרחשות באופן טבעי הן בדרך כלל גבוהות מאוד; לדוגמה, פלזמה על פני השמש נראית בגובה 10,800 מעלות פרנהייט (6,000 מעלות צלזיוס). על ידי קירור פלזמה, מדענים יכולים לערוך תצפיות מפורטות יותר בכדי להבין טוב יותר את התנהגותה בתנאים קיצוניים, כמו אלה שמסתובבים עם שכני ענק הגז שלנו.
היה יותר קור
אז למה להשתמש בלייזרים כדי לעזור לפלזמה להירגע?
"קירור הלייזר מנצל את העובדה שלאור יש תנופה", אמר ל- Live Science, סופר המחקר הראשי תומאס קיליאן, פרופסור לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת רייס בטקסס. "אם יש לי יון בפלזמה ויש לי קרן לייזר המפזרת אור מאותו יון, בכל פעם שיון מפזר פוטון הוא מקבל דחיפה לכיוון קרן הלייזר," אמר קיליאן.
המשמעות היא שאם קרן לייזר מתנגדת לתנועתה הטבעית של היון, בכל פעם שהיון מפזר אור הוא מאבד תנופה כלשהי, שמאטה אותו.
"זה כמו ללכת במעלה הגבעה או במולסה," אמר.
לצורך הניסויים שלהם, קיליאן ועמיתיו ייצרו כמויות קטנות של פלזמה ניטרלית - פלזמה עם מספר שווה יחסית של מטענים חיוביים ושליליים - מאדה מתכת סטרונציום ואז מייננת את הענן. הפלזמה התפוגגה בפחות ממאה מיליוני שניות, מה שלא הותיר למדענים זמן רב לקרר אותה לפני שנעלם. כדי שקירור הלייזר יעבוד, הם היו צריכים לקרר את הפלזמה לפני כן, ולהאט את היונים עוד יותר. בסופו של דבר, הפלזמה שהתקבלה הייתה קרה פי ארבעה מכל מה שאי פעם נוצר בעבר, כך דיווחו עורכי המחקר.
הרכבת החלקים הדרושים לייצור פלזמה מקוררת מאוד ארכה כ 20 שנה, אם כי הניסויים עצמם נמשכו פחות משבריר שנייה - והיו אלפים על אלפי ניסויים שנערכו, אמר קיליאן.
"כשאנחנו יוצרים פלזמה הוא חי רק כמה מאות מיקרו שניות. כל 'מכין פלזמה, מקרר אותו בלייזר, מסתכל ונראה מה קרה' הוא פחות ממיליון שנייה," אמר. "לוקח ימים על גבי ימים לבנות מספיק נתונים כדי לומר 'אה, ככה מתנהגת הפלזמה'."
הולך ומתקרר
ממצאי המחקר מזמנים שפע של שאלות לגבי האופן בו פלזמה אולטרה-קולית עשויה לתקשר עם אנרגיה וחומר; מציאת תשובות עשויה לסייע ביצירת דגמים מדויקים יותר של כוכבי ננס לבנים וכוכבי לכת ענקיים, שיש להם פלזמה בעומק הפנים שלהם שמתנהגת באופן דומה לפלזמה שמקוררת במעבדה.
"אנו זקוקים למודלים טובים יותר של מערכות אלו כדי שנוכל להבין את היווצרות כדור הארץ," אמר קיליאן. "זו הפעם הראשונה שעשינו ניסוי שולחני השולחן בו אנו יכולים באמת למדוד דברים להאכיל בדגמים האלה."
יצירת פלזמה שהיא אפילו קרה יותר עשויה להיות בהישג יד, מה שעלול לשנות עוד יותר את ההבנה של המדענים כיצד מתנהגת צורת החומר המסתורית הזו, אמר קיליאן ל- Live Science.
קיליאן אמר כי "אם נוכל לקרר אותו סדר גודל אחר, אנו יכולים להתקרב לתחזיות היכן שהפלזמה עשויה להפוך למעשה למוצקה - אך מוצק ביזארי צפוף פי עשרה מכל מוצק שאנשים עשו אי פעם."
"זה יהיה מאוד מאוד מרגש," הוסיף.
הממצאים פורסמו באינטרנט ביום חמישי (3 בינואר) בכתב העת Science.
הערת העורך: סיפור זה עודכן כדי לתקן את טמפרטורת פני השמש מ- 3.5 מיליון מעלות פרנהייט (2 מיליון מעלות צלזיוס), המייצג את פנים החם של הכוכב.
מאמר מקורי ב- מדע חי.
