• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку

Этот пост добавлен читателем Naked Science в раздел «Сообщество». Узнайте как это сделать по ссылке.

Физики засняли эволюцию плазмы со скоростью 100 миллиардов кадров в секунду

Ученые разработали технологию, которая помогает фиксировать эволюцию плазмы во времени и пространстве. Это позволяет снимать плазму со скоростью 100 миллиардов кадров в секунду.

Схема диагностики SAPPHIRE / © Optica
Схема диагностики SAPPHIRE / © Optica

Плазма — ионизированный газ и четвертое состояние вещества. На нее приходится более 99% материи во Вселенной. Понимание свойств плазмы крайне важно для разработки термоядерных источников энергии, моделирования астрофизических объектов, совершенствования технологий производства полупроводников в современных сотовых телефонах и в прочих изысканиях.

Однако сложно наблюдать и определять, что происходит внутри плазмы высокой плотности. События разворачиваются за триллионные доли секунды и остаются крайне непредсказуемыми. 

Исследователи из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory) разработали новый способ диагностики, который фиксирует эволюцию плазмы во времени и пространстве с помощью одного лазерного импульса. Благодаря этой разработке можно создавать фильмы о плазме со скоростью 100 миллиардов кадров в секунду, показывая сверхбыструю динамику, недоступную ранее для наблюдений. 

Сама идея использовать лазер для съемок плазмы не нова. Но обычно ученые, используя высокоэнергетические лазеры, получали одно изображение на один импульс. Исследователи снимали много изображений и монтировали их вместе, что создавало большие погрешности. Плазмы очень нестабильны и непредсказуемы, и ученым важно получать как можно больше информации единовременно. 

Новая технология Single-shot Advanced Plasma Probe Holographic Reconstruction (SAPPHIRE) позволяет все фиксировать за один раз. Авторы исследования, опубликованного в Optica, применяли особый лазерный импульс с так называемым «чирпом» (chirp). Лазерный импульс и входящие в него цвета растягиваются во времени. К примеру, в этой работе использовался отрицательный чирп. Первым проходил синий цвет, имеющий более короткие волны, а следом — красный с более длинными волнами.

Верхняя половина лазерного луча, проходя через плазму, преломляется и деформируется, а нижняя половина — нет. На другом конце плазмы SAPPHIRE разделяет две половины луча и рекомбинирует их, создавая уникальную интерференционную картину для каждой длины волны — для каждого момента времени.

Математическая обработка помогает преобразовать этот рисунок в карту электронной плотности плазмы, позволяя ученым получить необычайно детализированный фильм, показывающий, как плазма меняется со временем.

Авторы протестировали SAPPHIRE на газовых струях из смеси гелия и азота. Однако исследователи считают, что метод можно использовать для изучения других видов плазмы.

Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK

Комментарии

1 Комментарий
Ну и где фильма?
21 марта, 19:13
Игорь Байдов

Арахнологи описали новый вид пауков, который копирует облик мертвой особи, пораженной паразитическим грибом, чтобы хищники меньше обращали на него внимание. В природе такой гриб заражает хозяина и воздействует на его нервную систему, после чего заставляет подниматься на возвышенность, откуда легче распространять споры. Открытие расширит представления ученых о мимикрии у животных.

22 марта, 16:55
Evgenia Vavilova

Нанопластика становится все больше в диете среднего человека, но ученые ищут способы не дать ему переместиться из еды в организм навсегда. Оказалось, что источником защиты может стать квашеная капуста.

23 марта, 07:59
Сеченовский Университет

Масштабное 10-летнее исследование, проведенное учеными Института стоматологии имени Е.В. Боровского Сеченовского Университета, помогло найти способ значительно повысить успех дентальной имплантации. Ключом оказался системный контроль уровня витамина D в крови пациентов, готовящихся к этой процедуре, и коррекция его дефицита под наблюдением эндокринолога. Такой междисциплинарный подход позволяет достичь успеха в 97,4% случаев имплантации.

19 марта, 10:58
Игорь Байдов

В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.

21 марта, 19:13
Игорь Байдов

Арахнологи описали новый вид пауков, который копирует облик мертвой особи, пораженной паразитическим грибом, чтобы хищники меньше обращали на него внимание. В природе такой гриб заражает хозяина и воздействует на его нервную систему, после чего заставляет подниматься на возвышенность, откуда легче распространять споры. Открытие расширит представления ученых о мимикрии у животных.

20 марта, 14:49
МАИ

20 марта Московскому авиационному институту исполняется 96 лет. За эти годы университет прошел большой путь становления, и во многом его развитие определяли люди, посвятившие себя науке и подготовке инженерных кадров. Один из таких — выдающийся ученый, заслуженный работник высшей школы Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Борис Семенович Зечихин. Более 70 лет его жизнь неразрывно связана с кафедрой 310 «Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы» и НИО-310 МАИ. Научная и педагогическая работа Бориса Семеновича получила широкое признание в России и за рубежом, а его вклад в развитие электромеханических специальностей и подготовку инженерных кадров оказал существенное влияние на отечественную авиационную и электротехническую промышленность.  Сегодня Борис Семенович продолжает свою работу, участвует в проектах по созданию электрических и гибридных силовых установок, передает опыт и знания молодым специалистам в рамках развития Передовой инженерной школы и всего МАИ в целом.

19 марта, 10:58
Игорь Байдов

В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.

19 марта, 12:41
Игорь Байдов

Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.

18 марта, 10:35
Илья Гриднев

За 10 лет лежания в почве сигаретные фильтры не растворились, а лишь замаскировались под грязь. Их пластиковые волокна распались на микрочастицы, намертво склеились с минералами и превратились во вторичный микропластик. Более того, на пятом году гниения мусор начал отравлять землю с новой силой.

[miniorange_social_login]
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно