นักฟิสิกส์ได้ค้นพบวิธีที่จะดักจับพลาสมาที่เย็นที่สุดในโลกไว้ในขวดแม่เหล็ก ซึ่งเป็นความสำเร็จทางเทคโนโลยีที่สามารถพัฒนาการวิจัยด้านพลังงานสะอาด สภาพอากาศในอวกาศ และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ได้
“เพื่อให้เข้าใจว่าลมสุริยะมีปฏิสัมพันธ์กับโลกอย่างไร หรือเพื่อสร้างพลังงานสะอาดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน เราต้องเข้าใจว่าพลาสม่า—ซุปของอิเล็กตรอนและไอออน—มีพฤติกรรมอย่างไรใน
สนามแม่เหล็ก”
Tom Killian คณบดีวิทยาศาสตร์ธรรมชาติกล่าว .
Grant Gorman และ MacKenzie Warrens ใช้สตรอนเทียมที่ระบายความร้อนด้วยเลเซอร์สร้างพลาสมาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ประมาณ 1 องศา หรือประมาณ -272 องศาเซลเซียส และกักขังไว้ชั่วครู่ด้วยแรงจากแม่เหล็กรอบข้าง
นี่เป็นครั้งแรกที่พลาสมาเย็นมากถูกกักขังด้วยสนามแม่เหล็ก และคิลเลียนผู้ศึกษาพลาสมาเย็นมากเป็นพิเศษมานานกว่าสองทศวรรษกล่าวว่าได้เปิดประตูสำหรับการศึกษาพลาสมาในหลายสถานที่
ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์กล่าวว่า
“นี่เป็นห้องทดสอบที่สะอาดและควบคุมได้สำหรับการศึกษาพลาสมาที่เป็นกลางในสถานที่ที่ซับซ้อนกว่ามาก เช่น บรรยากาศของดวงอาทิตย์หรือดาวแคระขาว
“การที่พลาสมาเย็นจัดและมีระบบห้องปฏิบัติการที่สะอาดมากจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่ง เริ่มต้นด้วยระบบที่เรียบง่าย เล็ก ได้รับการควบคุมอย่างดี และเข้าใจดี ช่วยให้คุณขจัดความยุ่งเหยิงออกไปและแยกแยะปรากฏการณ์ที่คุณต้องการเห็นได้อย่างแท้จริง”
นั่นเป็นสิ่งสำคัญสำหรับผู้ร่วมวิจัย
Stephen Bradshaw นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ข้าวที่เชี่ยวชาญในการศึกษาปรากฏการณ์พลาสม่าบนดวงอาทิตย์
“ทั่วทั้งชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ สนามแม่เหล็ก (กำลังแรง) มีผลในการเปลี่ยนแปลงทุกอย่างที่สัมพันธ์กับสิ่งที่คุณคาดหวังโดยไม่มีสนามแม่เหล็ก แต่ในรูปแบบที่ซับซ้อนและซับซ้อนมาก ซึ่งสามารถทำให้คุณสะดุดได้หากคุณไม่มี เข้าใจเป็นอย่างดี” แบรดชอว์ รองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์กล่าว
นักฟิสิกส์เกี่ยวกับสุริยะมัก
ไม่ค่อยสังเกตเห็นลักษณะเฉพาะในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ได้อย่างชัดเจน เนื่องจากบรรยากาศบางส่วนอยู่ระหว่างกล้องกับคุณลักษณะเหล่านั้น และปรากฏการณ์ที่ไม่เกี่ยวข้องในบรรยากาศที่แทรกแซงจะบดบังสิ่งที่พวกเขาต้องการจะสังเกต
“โชคไม่ดี เนื่องจากปัญหาสายตา การตรวจวัดคุณสมบัติของพลาสมาแบบสังเกตได้มีความเกี่ยวข้องกับความไม่แน่นอนค่อนข้างมาก” แบรดชอว์กล่าว “แต่ในขณะที่เราปรับปรุงความเข้าใจเกี่ยวกับปรากฏการณ์ และที่สำคัญ ใช้ผลห้องปฏิบัติการเพื่อทดสอบและสอบเทียบแบบจำลองเชิงตัวเลขของเรา
จากนั้นหวังว่าเราจะสามารถลดความไม่แน่นอนในการวัดเหล่านี้ได้”
สี่สถานะของสสารเจฟฟ์ ฟิตโลว์/มหาวิทยาลัยไรซ์
พลาสมาเป็นหนึ่งในสี่สถานะพื้นฐานของสสาร แต่ไม่เหมือนกับของแข็ง ของเหลว และก๊าซ พลาสมาโดยทั่วไปไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของชีวิตประจำวันเพราะมักจะเกิดขึ้นในที่ร้อนจัด เช่น ดวงอาทิตย์ สายฟ้า หรือเปลวเทียน
เช่นเดียวกับพลาสม่าร้อนเหล่านั้น พลาสมาของ Killian เป็นซุปของอิเล็กตรอนและไอออน แต่พวกมันถูกทำให้เย็นโดยการทำความเย็นด้วยเลเซอร์ ซึ่งเป็นเทคนิคที่พัฒนาขึ้นเมื่อศตวรรษก่อนเพื่อดักจับและทำให้สสารช้าลงด้วยแสง
กล่าวว่าการตั้งค่าแม่เหล็กแบบ
quadrupole ที่ใช้ในการดักจับพลาสม่าเป็นส่วนมาตรฐานของการติดตั้ง ultracold ที่ห้องทดลองของเขาและคนอื่น ๆ ใช้เพื่อสร้างพลาสม่าที่เย็นจัด
แต่การค้นหาวิธีดักจับพลาสมาด้วยแม่เหล็กเป็นปัญหาที่ยุ่งยาก เนื่องจากสนามแม่เหล็กทำให้เกิดความหายนะกับระบบออปติคัลที่นักฟิสิกส์ใช้ในการดูพลาสมาที่เย็นจัด
“การวินิจฉัยของเราคือการเรืองแสงที่เกิดจากเลเซอร์ ซึ่งเราจะฉายแสงเลเซอร์ไปยังไอออนในพลาสมาของเรา และหากความถี่ของลำแสงถูกต้อง ไอออนจะกระจายโฟตอนอย่างมีประสิทธิภาพ” เขากล่าว
