Феномен самоорганизации и проявления свойств активной материи структурами микрочастиц в плазме воспроизвели и объяснили ученые Московского физико-технического института (МФТИ), 12 сентября сообщает пресс-служба вуза.

Сообщается, что результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.

Плазма — это ионизированный газ, содержащий свободные электроны и ионы. Плазма с конденсированной дисперсной фазой содержит к тому же дополнительные частицы микронных размеров. Из-за размеров частицы называют пылевыми. Они заряжаются до больших величин и взаимодействуют друг с другом. Такие же пылевые системы встречаются в ионосфере Земли, на космических объектах и в технологических установках для травления микросхем и термоядерного синтеза.

Российско-индийский коллектив ученых обнаружил, что эта плазменная система в определенных условиях проявляет уникальные свойства активной материи, где частицы микронного размера приводят энергию окружающей среды в подвижность и таким образом становятся активными.

«В эксперименте нашими индийскими коллегами было обнаружено, что при определенных условиях микроскопические пылевые частицы самоорганизовались в структуру, в которой стационарно сосуществуют друг с другом упорядоченная и неупорядоченная области — аналог кристаллической и жидкой фазы материи. В свою очередь нам при помощи теоретических методов удалось показать, что причиной обнаруженного эффекта является возможность пылевых частиц в плазме проявлять свойства так называемого активного вещества и превращать энергию окружающей плазмы в энергию собственного движения», — говорит соавтор исследования, аспирант МФТИ и научный сотрудник лаборатории суперкомпьютерных методов в физике конденсированного состояния Владислав Николаев.

Исследования фазовых переходов в плазме с конденсированной дисперсной фазой ведутся уже около 30 лет. Это исследование стало первой работой, в которой воссоздана экспериментально и объяснена теоретически плазменно-пылевая система, в которой устойчиво сосуществуют плотная неупорядоченная фаза и менее плотная упорядоченная фаза, говорит руководитель исследования, заместитель руководителя программы «Вычислительная физика конденсированного состояния и живых систем» МФТИ Алексей Тимофеев.

Работа имеет фундаментальное значение и служит обоснованием для использования пылевой плазмы в качестве экспериментального полигона для изучения свойств активной материи. Полученные результаты могут быть использованы для технологических установок травления микросхем и применяться для решения задачи удержания заряженных частиц в электростатических ловушках с различной конфигурацией. Такие ловушки активно используются для удержания ионов, в том числе при создании антивещества.