Доцент кафедры «Физика наноразмерных систем» Института естественных и точных наук Южно-Уральского государственного университета (Челябинск) Людмила Свирская в соавторстве с Юрием Думиным из Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова изучили природу субгармоник электронной эмиссии ультрахолодной плазмы. Статья о результатах этой работы вышла в международном журнале Phisics of Plasma, входящем во второй квартиль научной периодики Scopus.

Ультрахолодная плазма существует при температуре ионов, близкой к абсолютному нулю — 1 кельвин или даже меньше, ниже минус 272 градусов Цельсия. При этом температура электронов — несколько кельвинов или несколько десятков кельвинов, что также гораздо меньше, чем в любых других видах плазмы. Ультрахолодная плазма притягивает внимание учёных XXI века, помогая объяснять загадки от физики элементарных частиц до эволюции Вселенной, поскольку в таких ситуациях потенциальная энергия взаимодействия частиц уже не мала по сравнению с их кинетической энергией.

Теоретические исследования ультрахолодной плазмы начались задолго до того, как это состояние удалось реализовать в эксперименте. Пока его удаётся получить на короткое время — в сверхзвуковых газодинамических струях или с помощью лазерного охлаждения.

Учёных заинтересовала эмиссия — испускание электронов при облучении плазмы монохроматическими волнами. Когда сгусток такой плазмы монотонно расширяется и встречает электромагнитную волну, поток испускаемых электронов демонстрирует необычное поведение с рядом ярко выраженных пиков.

Выдвинутая ранее интерпретация этого явления, основанная на резонансах Тонкса-Даттнера, столкнулась с рядом серьёзных препятствий. Авторы посвятили работу альтернативной концепции данной эмиссии. Она основана на идее многофотонной ионизации «вторичных» ридберговских атомов, образующихся в результате трёхчастичной рекомбинации. Если электрон сдвигается волной на некоторое «пороговое» расстояние, то он теряет связь с конкретным ионом, то есть ионизуется. Тогда и картина пиков меняется, становясь похожей на ту, что упомянута выше. В отличие от предыдущей концепции, эта модель уже не зависит от формы облака и не требует специфических граничных условий.

Ультрахолодная плазма — передовой край науки. Если появится возможность получить долгоживущую ультрахолодную плазму, это будет способствовать усовершенствованию ионных микроскопов..

Источник: Минобрнауки России.