Российские физики разработали метод, позволяющий получать из облаков атомов кальция долгоживущую ультрахолодную плазму, охлажденную почти до абсолютного нуля. Она улучшит работу ионных микроскопов высокого разрешения, а также позволит создавать квантовые симуляторы для изучения поведения плазмы в различных физических системах, сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).

«Созданная нами ультрахолодная плазма впервые имеет бесконечный срок жизни за счет непрерывного захвата охлажденных атомов и их ионизации лазером. Ранее ученые использовали ионизацию холодных атомов коротким лазерным импульсом, из-за чего плазма существовала непродолжительное время», – пояснил заведующий лабораторией Лазерного охлаждения и ультрахолодной плазмы Объединенного института высоких температур РАН (Москва) Борис Зеленер, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.

По словам Зеленера, создание этой технологии позволяет российским физикам изучать свойства и процессы внутри так называемой стационарной ультрахолодной плазмы, аналоги которой могут возникать во время различных астрофизических процессов в космосе. Также ее можно использовать в качестве основы для квантового симулятора, аналогового квантового компьютера, способного просчитывать поведение горячей плазмы в термоядерных реакторах и в различных природных средах.

Как объясняют исследователи, ультрахолодная плазма, как и ее более высокотемпературные аналоги, представляет собой особую форму материи, которая содержит в себе большое число положительно и отрицательно заряженных частиц. Еще на рубеже веков физики обнаружили, что плазму можно получать не только при сильном нагреве различных газов, но и при температуре близкой к абсолютному нулю, если облучить материю при помощи особо сконфигурированных импульсов лазерного излучения.

Ультрахолодная плазма имеет массу практических применений, которые ограничиваются тем, что эта форма материи остается стабильной очень ограниченное время, порядка тысячных долей секунды. Российские физики выяснили, что время жизни плазмы можно продлить практически на бесконечное время, если поместить облако из охлажденных атомов в специальную магнитно-оптическую ловушку и облучать их вспышками двух типов лазера, вырабатывающих лучи синего и фиолетового цветов.

Проведенные учеными опыты показали, что прототип созданной ими установки был способен вырабатывать непрерывный поток холодных ионов и электронов и поддерживать существование плазмы при температуре в минус 271 градус Цельсия, что всего на два градуса выше абсолютного нуля. Это позволяет использовать ее для проведения большого числа физических и астрофизических опытов со стационарной ультрахолодной плазмой, подытожили физики.