#плазма

Ученые из МФТИ и Объединенного института высоких температур РАН показали, как с помощью электронного пучка управлять плазмой, в которой присутствуют пылевые частицы. Такой пучок вводится прямо в плазменный объем, изменяя при этом не только траектории движения частиц, но и свойства самой плазмы. Такой подход актуален для систем газоочистки и плазмохимических реакторов.

На МКС астронавты носят одежду по несколько дней, а одну и ту же пару нижнего белья — иногда до недели. Там нельзя организовать стирку, поэтому грязные вещи складывают в пакеты и отправляют вместе с другим мусором на утилизацию. Для коротких миссий на орбите такой подход еще работает, но для пилотируемых полетов на Марс он не годится. Исследователи из США нашли неожиданное решение этой бытовой проблемы. Речь идет о способе, который может заменить обычную стирку на Луне или Марсе, где вода и расходные материалы будут на вес золота.

Коллектив российских исследователей из Института космических исследований РАН и МФТИ развил теорию холловской магнитогидродинамики так, чтобы она могла описывать тепловую конвекцию в частично ионизованной плазме с учетом вязкости и теплопроводности.

Исследователи из НИЦ «Курчатовский институт», Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) и МФТИ впервые экспериментально установили точное место и момент рождения плазменного выброса в установках плазменного фокуса. Оказалось, что источником стремительного потока плазмы служит крошечная область на самой вершине сходящейся токонесущей оболочки, которая «просыпается» лишь после резкого обрыва тока, вызванного распадом пинча.

Физики из Объединенного института высоких температур РАН и МФТИ научились проводить более устойчивые и «физически корректные» компьютерные эксперименты со слабо вырожденной водородной плазмой в области низких температур.

Исследователи из ФИАН и МФТИ создали ORION (Оптический реконструктор для интерферометрического численного анализа объектов) — вычислительную платформу с открытым кодом для обработки данных лазерной интерферометрии, которая позволяет с высокой скоростью и точностью восстанавливать показатель преломления микронных фазовых объектов.

Исследователи из ФИАН, МФТИ и НИИЯФ МГУ впервые детально изучили, как меняется пространственная структура системы плазменных каналов в наносекундной электрической искре в воздухе при увеличении давления от 100 торр до атмосферного. В ходе работы был обнаружен явный пороговый эффект: при превышении определенного давления в искровом разряде запускается процесс мелкомасштабной филаментации — однородный плазменный канал быстро распадается на пучок ультратонких, высокоионизованных нитей. Эксперименты также позволили выявить режимы, при которых высокоионизованная плазма формируется не в объеме разрядного промежутка, а концентрируется исключительно вблизи катода. Эти фундаментальные результаты важны для построения точных моделей газоразрядной плазмы, расчета плазмохимических процессов и лабораторного моделирования длинных искровых каналов, в том числе для исследований, связанных с физикой молниевых разрядов.

Кто из нас не видел кадры с огненными полосами в небе при разрушении спутников, сошедших с орбиты? Или обгорелые бока спускаемых аппаратов, доставивших экипажи космонавтов на Землю? Вход боеголовок межконтинентальных баллистических ракет в атмосферу видят значительно реже; на фотографиях он тоже запечатлен в виде огненных линий в небе. Что же это за огонь в небе и как он возникает? Распространенный в массовом сознании стереотип объясняет его трением об воздух. Но это лишь миф. Причина огня и механизм его появления другие.

Коллектив ученых из Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», МФТИ и МИФИ представил усовершенствованную концепцию оптоволоконного датчика для измерения тока плазмы в токамаке Т-15МД. Предложенная схема, основанная на тонких физических эффектах и синергии методик обработки экспериментальных сигналов, взятых из разных областей физики, способна избавиться от недостатков традиционных методов измерения токов, и открывает путь к созданию надежной системы контроля и управления плазмой в термоядерных реакторах будущего.

В Китае создали устойчивое магнитное поле силой 351 тысячу гаусс. Оно в 700 тысяч раз мощнее земного — около 0,5 гаусса. Результат превзошел предыдущий мировой рекорд в 323,5 тысяч гаусс.

Международный коллектив ученых из Института космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН), МФТИ и Бэйханского университета (Китай) обнаружил ранее неизвестный механизм ускорения частиц и перераспределения энергии в магнитном хвосте Земли. Анализируя данные миссии NASA Magnetospheric Multiscale (MMS), исследователи показали, что турбулентные потоки плазмы, удаленные от основной зоны высвобождения энергии, сами становятся источниками мощных, но локальных «микро-ускорителей». Эти процессы сопровождаются генерацией интенсивных электростатических волн, служащих маркерами скрытых событий.

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

Коллектив российских ученых из МФТИ, Физического института имени П. Н. Лебедева РАН, Института искусственного интеллекта AIRI и других ведущих научных центров создал новый итерационный фреймворк WISP, позволяющий с высокой точностью восстанавливать фазовую информацию из одиночных и сильно зашумленных интерферограмм. Разработанный алгоритм демонстрирует значительно более высокую устойчивость к шумам и точность по сравнению с существующими методами, включая подходы на основе глубокого обучения, открывая новые горизонты для изучения сверхбыстрых и сложных физических процессов, таких как плазменные разряды.

Коллектив ученых из Объединенного института высоких температур РАН и Московского физико-технического института обнаружил неожиданную и сложную связь между движениями парных пылевых частиц в плазме. Исследователям удалось показать, как неоднородность «кильватерного следа», оставляемого одной частицей, заставляет другую колебаться в вертикальном направлении в такт удвоенной частоте их горизонтальных смещений.

Физики из МФТИ и Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» разработали новую теоретическую модель, которая разрешает многолетние противоречия в описании одной из самых опасных неустойчивостей плазмы в установках термоядерного синтеза. Предложенный подход позволяет точнее предсказывать поведение плазменного шнура и открывает путь к созданию более надежных систем управления для будущих термоядерных реакторов, включая международный проект ITER.

Наблюдения, проведенные космическим аппаратом NASA «Юнона», показали, что магнитное поле Юпитера и его мощная магнитосфера, заполненная ионизированным газом, могут порождать вблизи полюсов газового гиганта новый тип плазменных волн. Ничего подобного ранее ученые не фиксировали.

Исследователи предложили численную модель, объясняющую, как в молниях возникают лидеры отдачи — скоротечные электрические разряды, которые дают вторую жизнь ранее обесточенным молниевым каналам. Оказалось, что их появление становится возможным благодаря перезарядке молниевой сети, которая важна для поддержания молниевого разряда. Полученные данные позволят лучше понять природу молнии и могут использоваться для улучшения систем защиты от грозовых разрядов.

Ученые из МФТИ и Всероссийского НИИ автоматики имени Н. Л. Духова задумались о рождении экзотических состояний лазерного света. В результате год назад появилась целая теория, которая сможет показать, как казалось бы пассивное облако свободных электронов, рожденных при ионизации газа мощным лазером, способно кардинально изменять саму квантовую природу этого лазерного света. Благодаря ей, ученые могут предсказать формирование так называемых неклассических и негауссовых состояний света, включая состояния с кольцеобразной функцией Вигнера, что открывает новые пути к созданию и управлению светом для будущих квантовых технологий. Сегодня физики рассказали об этом явлении подробнее.

Ученые из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН и МФТИ провели всестороннее исследование временных, спектральных и угловых характеристик рентгеновского излучения (фотонов с энергией от пяти до 1000 кэВ), возникающего при формировании разряда в воздушных промежутках длиной около 55 сантиметров при напряжении до одного мегавольта. Полученные данные позволили глубже понять физику высокоэнергетических излучений и их возможных источников, возникающих как в лабораторных, так и в природных атмосферных разрядах.

Добиться «святого Грааля чистой энергетики», то есть подчинить термоядерную реакцию, мечтают ученые во всем мире на протяжении уже шести десятилетий. Получить его на строящихся реакторах пока не удалось никому, и одна из проблем, тормозящих этот процесс, — ненадежность сварных швов установок, в которых плазма должна нагреваться до температур, намного превышающих температуру на поверхности Солнца.