Лабораторная реализация релятивистских пучков парной плазмы

Плазма широко распространена в условиях глубокого космоса, ее производство в лабораторных условиях — сложная задача. Впервые, международная группа ученых, в том числе исследователи из Лаборатории лазерной энергетики (LLE) Рочестерского университета, экспериментально сгенерировала релятивистские электрон-позитронные парные плазменные пучки высокой плотности, производя на два-три порядка величины больше пар, чем сообщалось ранее. Выводы команды опубликованы в журнале Nature Communications. Этот прорыв открывает двери для последующих экспериментов, которые могут привести к фундаментальным открытиям о том, как работает Вселенная.

Дисперсионное соотношение для фотонов с ненулевой массой и строгий верхний предел массы фотона

В исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal, профессор Чжоу Ся из Синьцзянской астрономической обсерватории (XAO) Китайской академии наук и его коллеги впервые вывели дисперсионное соотношение для фотонов с ненулевой массой, распространяющихся в плазме, и установил строгий верхний предел массы фотона в 9,52 × 10 ^-46 кг (5,34 × 10 ^-10 эВ c ^-2 ) с использованием данных, собранных сверхширокополосными (СШП) приемниками по времени пульсаров и быстрым радиовсплескам (FRB). Учёные предоставили новую теоретическую основу для понимания характеристик распространения массивных фотонов в плазме. Были использованы высокоточные данные синхронизации из массива синхронизации пульсаров Паркса (PPTA) и дедисперсированные данные импульсов из FRB. Используя широкий диапазон частот, охватываемый СШП-приемниками, физики улучшили соотношение сигнал/шум и точность измерений дисперсии. Высокое временное разрешение технологии СШП позволило точно определить время прибытия сигнала, эффективно уменьшая эффекты дисперсии, вызванные межзвездной средой.

Турбулентный переход в магнитно-удерживаемой плазме водорода и дейтерия

Чтобы инициировать реакцию термоядерного синтеза, дейтерий и тритий необходимо нагреть до температуры более 100 миллионов градусов Цельсия. Так образуется плазма, которая затем поддерживается сильной магнитной «клеткой». Однако при возбуждении турбулентности в плазме может произойти утечка. Таким образом, турбулентность является важной темой в исследованиях термоядерного синтеза, и ее подавление имеет важное значение для реализации термоядерной электростанции. Для подавления турбулентности необходимо понимание физического механизма ее возбуждения, и LHD (Large Helical Device — "большое спиральное устройство" для термоядерного синтеза, расположенное в Токи, Гифу, Япония) является идеальным приспособлением для решения этой задачи. Учёные успешно измерили не только амплитуду турбулентности, но также ее пространственный профиль и направление распространения с помощью прецизионной лазерной диагностики. Ещё была исследована зависимость турбулентности от массы ионов. Статья опубликована в журнале Physical Review Letters.

Томские физики-теоретики объяснили механизм электрического пробоя в вакууме

Научные сотрудники Института сильноточной электроники СО РАН (Томск) объяснили электродинамический механизм ускорения ионов в начальной стадии вакуумного пробоя. Разработанная теория позволяет не только упорядочить полученные ранее экспериментальные данные, но и решить проблему вакуумной изоляции космических аппаратов и промышленной сильноточной электроники. Катодная плазма, образующаяся за счет взрыва микроскопических неровностей катода или лазерного инициирования, расширяется с огромными скоростями, при этом аномальный характер носит само ускорение ионов. До недавнего времени это явление связывалось с формированием фазовых переходов, локализованных в областях электромагнитных и гидродинамических разрывов, или с опосредованным влиянием на ионы различной зарядности электрон-ионных и ион-ионных упругих рассеивающих столкновений. В ходе работы над проектом с помощью методов математического моделирования томские ученые смогли доказать, что на аномальное ускорение ионов на начальной стадии вакуумного пробоя главным образом влияют электрические поля, а другие факторы второстепенны и существенного воздействия на этот процесс не оказывают. Результатом нескольких лет работы физиков-теоретиков стало создание замкнутой согласованной кинетической теории, объясняющей природу разлета многокомпонентной плазмы в вакуумном разряде.

Достигнут режим плазмы токамака с высокой плотностью и высоким удержанием для термоядерной энергии

Чтобы сдержать плазму по мере увеличения ее плотности, учёные использовали дополнительные магниты и выбросы дейтерия там, где это было необходимо. Это позволило добиться более высокой плотности в ядре, чем по краям, что помогло гарантировать, что плазма не сможет выйти наружу. Время удержания в этом состоянии составило 2,2 секунды — достаточно долго, чтобы доказать, что это возможно. Обнаружено, что в течение этого короткого промежутка времени средняя плотность в реакторе на 20% превышала предел Гринвальда — предсказанный теоретический барьер, который отмечает точку, где добавленное давление выйдет за пределы магнитного поля, удерживающего плазму на месте.

В "Росатоме" открыли набор стажеров для работы над научными проектами

В рамках программы научных стажировок госкорпорация «Росатом» запустила новую волну отбора стажеров. К исследованиям по изучению новых материалов, разработок в области медицины, энергетики, лазерных и плазменных технологий, а также других направлений могут присоединиться любые желающие студенты технических вузов России. Госкорпорация «Росатом» объявила стажировку для студентов технических вузов России. К научному дивизиону компании смогут присоединиться около ста человек. Научные центры, в которых будут работать студенты, находятся в Москве, Санкт-Петербурге, Московской, Калужской и Свердловской областях.

Открыт новый класс колебаний плазмы

В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, исследователи из Рочестерского университета вместе с коллегами из Калифорнийского университета в Сан-Диего открыли новый класс плазменных колебаний — возвратно-поступательное волнообразное движение ионов и электронов. Результаты имеют значение для улучшения производительности миниатюрных ускорителей частиц и реакторов, используемых для создания термоядерной энергии.

Не все струи в кварк-глюонной плазме излучают одинаково

В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review C, учёные измерили потери энергии струй с узкими и широкими структурами в КГП (кварк-глюонная плазма). Результаты впервые подтверждают, что плазма обрабатывает каждый зубец джета независимо только тогда, когда зубцы разделены критическим углом, достаточно большим для того, чтобы КГП могла взаимодействовать со струями как независимыми объектами. Впервые исследователи измерили потерю энергии, которую испытывают струи, пересекающие КГП, в зависимости от ее подструктуры, используя данные о столкновениях, собранные ATLAS, крупнейшим экспериментом по детектору частиц общего назначения на Большом адронном коллайдере.

Физико-математическая модель помогла описать процесс синтеза нанокристаллов германия

Ученые сформулировали физико-математическую модель и с ее помощью показали, что будет происходить с германиевым электродом при генерации дугового разряда. Оказалось, что германиевый электрод будет достаточно сильно нагреваться и испаряться. В результате испаренные частицы германия начнут попадать в холодные области камеры, конденсироваться и кристаллизоваться. Используя этот процесс, можно получить германиевые наноструктуры — экологически безопасные аналоги современных полупроводников. Результаты исследования опубликованы в журнале High Energy Chemistry.