Доцент кафедры «Физика наноразмерных систем» Института естественных и точных наук Южно-Уральского
государственного университета (Челябинск) Людмила Свирская в соавторстве с Юрием Думиным из Московского
государственного университета им. М.В. Ломоносова изучили природу субгармоник электронной эмиссии
ультрахолодной плазмы. Статья о результатах этой работы вышла в международном журнале Phisics of Plasma, входящем во второй
квартиль научной периодики Scopus.
Ультрахолодная плазма существует при температуре ионов, близкой к абсолютному нулю — 1 кельвин или даже
меньше, ниже минус 272 градусов Цельсия. При этом температура электронов — несколько кельвинов или несколько
десятков кельвинов, что также гораздо меньше, чем в любых других видах плазмы. Ультрахолодная плазма
притягивает внимание учёных XXI века, помогая объяснять загадки от физики элементарных частиц до эволюции
Вселенной, поскольку в таких ситуациях потенциальная энергия взаимодействия частиц уже не мала по сравнению
с их кинетической энергией.
Теоретические исследования ультрахолодной плазмы начались задолго до того, как это состояние удалось
реализовать в эксперименте. Пока его удаётся получить на короткое время — в сверхзвуковых газодинамических
струях или с помощью лазерного охлаждения.
Учёных заинтересовала эмиссия — испускание электронов при облучении плазмы монохроматическими волнами.
Когда сгусток такой плазмы монотонно расширяется и встречает электромагнитную волну, поток испускаемых
электронов демонстрирует необычное поведение с рядом ярко выраженных пиков.
Эскиз плазменного облака,
расширяющегося внутри ВЧ-резонатора
Выдвинутая ранее интерпретация этого явления, основанная на резонансах Тонкса-Даттнера, столкнулась с
рядом серьёзных препятствий. Авторы посвятили работу альтернативной концепции данной эмиссии. Она основана
на идее многофотонной ионизации «вторичных» ридберговских атомов, образующихся в результате трёхчастичной
рекомбинации. Если электрон сдвигается волной на некоторое «пороговое» расстояние, то он теряет связь с
конкретным ионом, то есть ионизуется. Тогда и картина пиков меняется, становясь похожей на ту, что упомянута
выше. В отличие от предыдущей концепции, эта модель уже не зависит от формы облака и не требует
специфических граничных условий.
Ультрахолодная плазма — передовой край науки. Если появится возможность получить долгоживущую
ультрахолодную плазму, это будет способствовать усовершенствованию ионных микроскопов..
Источник: Минобрнауки России.