Комплексная плазма - новый виток в плазменной физике

Материя существует в трех широко известных состояниях: в твердом, жидком или газообразном. В нашей Вселенной, однако, преобладает четвертое состояние вещества: плазма. Эта форма появляется если газ нагревается до очень высоких температур, высвобождая ионы и электроны. Плазма рассматривается как наиболее дезорганизованное состояние вещества. Исследователями из Института внеземной физики Макса Планка, однако, было установлено, что при определенных условиях плазма может стать жидкой или даже может кристаллизоваться. Они называют это "комплексной плазмой", что позволяет по новому взглянуть на физику жидкостей и твердых веществ. Плазменная физика используется для изучения плавления и кристаллизации, дефектов кристаллической решетки в кристаллах, и других процессах, связанных с отдельными атомами. 

Комплексная плазма состоит из крошечных частиц (около одной тысячной доли миллиметра), которые подвешены в плазме и несут высокий отрицательный электрический заряд. Изза сильного взаимодействия между частицами, они могут формировать регулярные структуры в жидком или твердом виде. Поскольку гравитационное поле Земли вмешивается в эти процессы, сложные эксперименты с плазмой осуществляются в космическом пространстве.

(Бинарная комплексная плазма - разделение фаз)

Исследование комплексной плазмы в лаборатории PKE-Nefedov в 2001 году стало первым научным проектом на борту Международной космической станции и самым успешным в течение первого года. Ее преемник, PK-3 Plus, продолжает исследование уже в течение четырех лет, и вновь дает уникальные результаты. Новая серия экспериментов, проведенных с 27 по 29 января является уже 25 миссией по изучению сложной плазмы в условиях отсутствия силы тяжести. Кроме того, PK-3 Plus в настоящее время установлена на постоянной основе в новом модуле МКС MIM-2, и будет его первым научным экспериментом.

Один из экспериментов в лаборатории PK-3 Plus будет заниматься "двоичной" комплексной плазмой: если два вида частиц разного размера подвесить в однородной плазме, можно ожидать от них смесь из взаимных отталкиваний. Предыдущие эксперименты на борту МКС показали четкое разделение фаз двух облаков частиц частиц.

"Это явление известно из многих различных системах, таких как молекулярные жидкости или коллоидная суспензия, а также изучалось в течение длительного времени", говорит Хубертус Томас, ученый и координатор экспериментов PK-3 Plus. "В комплексной плазме мы впервые можем изучать эти процессы глядя на движение отдельных частиц, и мы надеемся, что наши последние эксперименты приведут к новому взгляду на физику разделения фаз".