Фізики довели, що електрони під дією магнітних сил перебудовують структуру плазми

Дослідники з Університету Оберн встановили, що магнітні поля здатні керувати рухом електронів у плазмі, подібно до того, як світлофори регулюють потоки транспорту. Це відкриття дає змогу по-новому контролювати процеси утворення пилових частинок у так званій «пиловій плазмі» — стані матерії, який трапляється як у лабораторіях, так і в космосі.

У новому дослідженні, опублікованому в журналі Phys­i­cal Review E, фізики виявили, що навіть відносно слабкі магнітні поля можуть суттєво змінювати поведінку пилової плазми. Зокрема, електрони, що потрапляють під вплив магнітних сил, починають рухатися по спіралі, внаслідок чого змінюється структура самої плазми. Це впливає на те, як заряджаються та ростуть частинки пилу.

Експериментальна установка включала створення вуглецевих наночастинок з газової суміші аргону та ацетилену. За звичайних умов частинки поступово збільшувалися впродовж двох хвилин. Після увімкнення магнітного поля цей час скоротився до менш ніж хвилини, а самі частинки залишалися значно меншими за розміром. Це демонструє високу чутливість плазмової системи до електронного впливу.

Візуалізація пилоподібних наночастинок, що знаходяться в підвішеному стані в сяючій плазмовій хмарі, де магнітні поля керують їх рухом і ростом, демонструючи, як навіть слабкий магнетизм може змінювати форму речовини на нанорівні. Джерело: Група з вивчення плазми – Кафедра фізики – Університет Оберна

За словами співавтора дослідження Саіката Тхакура, саме електрони, як найменш масивні компоненти плазми, визначають поведінку всієї системи після намагнічування. Цей процес змінює правила формування наноматеріалів, відкриваючи нові підходи до їх синтезу для потреб електроніки, покриттів і квантових технологій.

Результати також мають значення для розуміння природних явищ у космосі, де пил і магнітні поля взаємодіють у кільцях планет і в атмосфері Сонця. Як зазначив автор дослідження Бхавеш Рамкорун, вивчення дрібномасштабних процесів у лабораторії допомагає виявляти закономірності, які об’єднують фізику земних експериментів і далеких космічних об’єктів.