Дэлхийгээс сансар хүртэл плазм. ОУСС дээрх плазмын болор туршилт ба шинжлэх ухаан
1990-ээд оны эхэн үеэс эхлэн тоостой плазм гэж нэрлэгддэг бөгөөд энэ нь ердийн плазмаас харьцангуй том (ионуудын хэмжээтэй харьцуулахад) 10-100 нанометрийн диаметр бүхий тоосны ширхэгүүд агуулагддагаараа ялгаатай байдаг. физикчдийн сонирхол. Сийвэн дэх тоос нь микрочип үйлдвэрлэхэд ашигладаг сийвэнгийн сийлбэр хийх нарийн технологийн процессыг ихээхэн сүйтгэсэн тул эрдэмтдийн сонирхол өөрийн эрхгүй төрж байв. Асуудлыг гүнзгийрүүлэн судалснаар плазмын урсгалд байрлах ижил цэнэгтэй бичил хэсгүүд нь зөн совин, физикийн хуулиас үл хамааран хоорондоо нисдэггүй, харин бие биедээ татагдаж, том бөөгнөрөл үүсгэж, боловсруулалтын цэвэр байдлыг бохирдуулдаг болохыг харуулсан. .
Асуудлын талаар илүү нарийвчилсан судалгаа - Олон улсын хөлөг онгоцон дээрх газар ба бичил таталцлын нөхцөлд хийсэн туршилтууд. сансрын станц, компьютерийн загварчлал- Судлаачдыг плазмын урсгал дахь тоостой плазм нь бодисын бүрэн онцгой төлөв байдлыг илэрхийлдэг гэсэн дүгнэлтэд хүргэсэн. Энэ төлөвийн хамгийн чухал шинж чанаруудын нэг нь түүнд байнга тохиолддог хүчтэй задрах процессууд юм. гадаад орчинтой эрчим хүчний солилцоо, өөрийгөө зохион байгуулах бүтцийг бий болгох. Үүний зэрэгцээ плазмын урсгал болон цахилгаан орон нь тоосжилтын маш тодорхой нөхцлийг бүрдүүлдэг бөгөөд энэ нь хол зайд ижил цэнэгтэй тоосны тоосонцорыг татах боломжийг олгодог. Тохиромжтой нөхцөлд эдгээр үйл явцын байгалийн үр дагавар нь сийвэн дэх тогтвортой "тоосны талст" үүсэх явдал юм.
Таталцлын нөхцөлд ийм төрлийн туршилтууд нь ихэвчлэн ердийн бүтэцтэй эргүүлэг конвектив эсүүдийн тор хэлбэртэй хавтгай талстууд үүсэхэд хүргэдэг. Гэсэн хэдий ч таталцлын хүч байхгүйг дуурайлган компьютерийн симуляцийг ашиглан туршилт хийхэд хавтгай эргүүлэг нь цилиндр хэлбэртэй болж, түүнийг үүсгэсэн тоосны ширхэгүүд нь дан эсвэл давхар мушгиа хэлбэрийн бүтэцтэй болж чаддаг. Энд ДНХ-тэй ижил төстэй байдлыг анзаарахгүй байх нь мэдээжийн хэрэг. Мөн 2007 оны зун плазмын тоосны талстыг судлах өнөөгийн үр дүнгийн талаархи маш маргаантай бүтээл Физикийн шинэ сэтгүүлд хэвлэгдсэн нь олон улсын онлайн хэвлэлд хурдан нэр хүндтэй болж, эрх мэдэлтэй болсон. Уг өгүүллийг плазмын физикийн патриархуудын нэг, академич Вадим Н.Цытович болон түүний Орос, Герман, Австралийн хүрээлэнгийн хэсэг нөхөд бэлтгэсэн бөгөөд түүний үр дүн нь органик бус амьдралтай тун төстэй бүтцийг нээн илрүүлсэн юм.
Ялангуяа сансар огторгуйн хаа сайгүй байдаг хүрээлэн буй орчны тодорхой нөхцөл байдал нь тоосжилттой плазмын хэсгүүдээс спираль хэлбэртэй бүтэц үүсгэхэд хүргэдэг болохыг судлаачид тогтоожээ. Түүнээс гадна эдгээр бүтцийн заримд радиусын салаа гэж нэрлэгддэг, өөрөөр хэлбэл. нэг шурагны радиусаас нөгөөд шилжих шилжилтийг огцом өөрчлөх бөгөөд энэ нь спираль хэсгүүдийн урт, радиусын хувьд мэдээллийг хадгалах механизмыг хангадаг. Түүнээс гадна, зарим компьютерийн симуляцид спираль хоёр хуваагдаж, үр дүнтэйгээр үрждэг. Бусад туршилтуудад хоёр мушгиа бие биедээ бүтцийн өөрчлөлт үүсгэж, зарим мушгиа бүр хувьслыг үзүүлж, цаг хугацааны явцад илүү тогтвортой бүтэц болж хувирсан...
ФОРТОВ, экстремаль мужуудын термофизикийн хүрээлэнгийн захирал, академич В Оросын академиШинжлэх ухаан.
2005 оны 4-р сард академич Владимир Евгеньевич Фортов олон улсын нэр хүндтэй шагнал хүртэв. алтан медальАльберт Эйнштейний нэрэмжит, физикийн шинжлэх ухаан, олон улсын шинжлэх ухааны хамтын ажиллагааг хөгжүүлэхэд оруулсан хувь нэмрийг нь үнэлж түүнд олгосон. Академич Фортовын шинжлэх ухааны сонирхол нь бодисын хэт туйлшрал, түүний дотор плазмын физикийн салбарт оршдог. Харанхуй материас гадна плазм нь байгаль дээрх хамгийн түгээмэл материйн төлөв бөгөөд Орчлон ертөнцийн энгийн бодисын 95% нь энэ төлөвт байдаг. Одод бол хэдэн арван, хэдэн зуун сая градусын температуртай ионжсон хий, плазмын бөөгнөрөл юм. Плазмын шинж чанар нь үндэс суурь болдог орчин үеийн технологи, хамрах хүрээ нь өргөн хүрээтэй. Плазма нь цахилгаан цэнэгийн дэнлүүнд гэрэл ялгаруулж, плазмын хавтан дээр өнгөт дүрсийг үүсгэдэг. Плазмын реакторууд нь плазмын урсгалыг ашиглан бичил чип үйлдвэрлэх, металлыг хатууруулах, гадаргууг цэвэрлэх. Плазмын үйлдвэрүүд хог хаягдлыг боловсруулж, эрчим хүч үйлдвэрлэдэг. Плазмын физик бол шинжлэх ухааны идэвхтэй хөгжиж буй салбар бөгөөд өнөөг хүртэл гайхалтай нээлтүүд хийгдэж, ойлголт, тайлбар шаарддаг ер бусын үзэгдлүүд ажиглагдаж байна. Нэг хамгийн сонирхолтой үзэгдлүүдСаяхан бага температурт сийвэнгээс олж илрүүлсэн зүйл бол "плазмын талст" буюу нарийн ширхэгтэй тоосонцрын орон зайн эмх цэгцтэй бүтэц буюу плазмын тоос юм.
Шинжлэх ухаан ба амьдрал // Зураг
Шинжлэх ухаан ба амьдрал // Зураг
Сансрын нисгэгч С.Крикалев, Ю.Гидзенко нар ОУСС-д Плазма Кристал төхөөрөмж суурилуулсан (2001).
ТООСТОЙ ПЛАЗМ ГЭЖ ЮУ ВЭ?
Тоостой плазм нь хатуу бодисын тоосонцор - тоосны ширхэгийг агуулсан ионжуулсан хий юм. Ийм плазм нь сансар огторгуйд ихэвчлэн олддог: гаригийн цагираг, сүүлт одны сүүл, гариг хоорондын болон од хоорондын үүл. Түүнийг ойролцоохоос олжээ хиймэл дагуулуудДэлхий ба хананы ойролцоох бүсэд соронзон хаалттай термоядролын байгууламжууд, түүнчлэн плазмын реакторууд, нуманууд, ялгадасууд.
IN лабораторийн нөхцөлтоосны сийвэнг анх өнгөрсөн зууны 20-иод онд Америкийн Ирвинг Лангмуйр олж авсан. Гэсэн хэдий ч сүүлийн арван жилд л идэвхтэй судалж эхэлсэн. Микроэлектроникт сийвэн цацах, сийлбэрлэх технологийг хөгжүүлж, нимгэн хальс, нано хэсгүүдийг үйлдвэрлэх замаар тоостой плазмын шинж чанарыг сонирхох сонирхол нэмэгдсэн. Цутгах тасалгааны электрод ба ханыг устгасны үр дүнд плазм руу орж буй хатуу хэсгүүд байгаа нь хагас дамжуулагч чипийн гадаргууг бохирдуулаад зогсохгүй плазмыг ихэвчлэн урьдчилан таамаглах аргагүй байдлаар гэмтээдэг. Эдгээр сөрөг үзэгдлүүдийг багасгах эсвэл урьдчилан сэргийлэхийн тулд хийн ялгаралтын плазм дахь конденсацын тоосонцор үүсэх, ургах үйл явц хэрхэн явагддаг, плазмын тоосны тоосонцор нь ялгадасын шинж чанарт хэрхэн нөлөөлж байгааг ойлгох шаардлагатай.
ПЛАЗМ БОЛОР
Тоосны тоосонцрын хэмжээ харьцангуй том байдаг - нэг микроны фракцаас хэдэн арван, заримдаа хэдэн зуун микрон хүртэл. Тэдний цэнэг маш том бөгөөд электроны цэнэгээс хэдэн зуу, бүр хэдэн зуун мянган дахин их байж болно. Үүний үр дүнд бөөмсийн дундаж Кулоны харилцан үйлчлэлийн энерги нь цэнэгийн квадраттай пропорциональ байх нь тэдний дулааны дундаж энергиэс ихээхэн давж чаддаг. Үүний үр дүнд түүний зан төлөв нь идеал хийн хуулиудад захирагддаггүй тул маш идеал бус гэж нэрлэгддэг плазм юм. (Бөөмийн харилцан үйлчлэлийн энерги нь дулааны энергиэс хамаагүй бага байвал плазмыг хамгийн тохиромжтой хий гэж үзэж болно гэдгийг санаарай).
Тоостой плазмын тэнцвэрийн шинж чанаруудын онолын тооцоолол нь тодорхой нөхцөлд хүчтэй цахилгаан статик харилцан үйлчлэл нь бага дулааны энергийг "эзэж", цэнэглэгдсэн тоосонцорыг сансар огторгуйд тодорхой байдлаар эгнээндээ оруулахад хүргэдэг. Кулон буюу плазмын талст гэж нэрлэгддэг эмх цэгцтэй бүтэц үүсдэг. Плазмын талстууд нь шингэн эсвэл хатуу биет дэх орон зайн бүтэцтэй төстэй. Энд хайлах, уурших зэрэг фазын шилжилт үүсч болно.
Хэрэв тоосны плазмын тоосонцор хангалттай том бол плазмын талстыг энгийн нүдээр харж болно. Эрт туршилтын явцад талст бүтэц үүсэхийг микрометрийн хэмжээтэй төмөр, хөнгөн цагааны хувьсах ба статикаар тогтсон цэнэгтэй хэсгүүдийн системд бүртгэсэн. цахилгаан талбайнууд. Дараачийн ажлуудад бага даралттай өндөр давтамжийн ялгадастай сул ионжуулсан плазм дахь макро хэсгүүдийн Кулоны талстжилтын ажиглалтыг хийсэн. Ийм плазм дахь электронуудын энерги нь хэд хэдэн электронвольт (эВ) бөгөөд ионуудын энерги нь өрөөний температурт (~ 0.03 эВ) байдаг атомуудын дулааны энергитэй ойролцоо байдаг. Энэ нь электронууд илүү хөдөлгөөнтэй байдаг бөгөөд тэдгээрийн төвийг сахисан тоосны тоосонцор руу чиглэсэн урсгал нь ионуудын урсгалаас ихээхэн давж байгаатай холбоотой юм. Бөөм нь электронуудыг "барьж" сөрөг цэнэглэж эхэлдэг. Энэ хуримтлагдсан сөрөг цэнэг нь эргээд электронуудыг түлхэж, ионуудыг татахад хүргэдэг. Бөөмийн цэнэг гадаргуу дээрх электрон ба ионуудын урсгал тэнцүү болтол өөрчлөгддөг. Өндөр давтамжийн цэнэгтэй туршилтын явцад тоосны бөөмсийн цэнэг сөрөг, нэлээд том (10 4 - 10 5 электрон цэнэгийн дарааллаар) байв. Доод электродын гадаргуу дээр таталцлын болон электростатик хүчний тэнцвэр тогтсон тул цэнэгтэй тоосны бөөмсийн үүл эргэлдэж байв. Босоо чиглэлд хэдэн см диаметртэй үүлтэй, бөөмсийн давхаргын тоо хэдэн арван, бөөмс хоорондын зай хэдэн зуун микрометр байв.
ДУЛААНЫ ПЛАЗМАД ЗАХИАЛГАТАЙ БҮТЭЦ...
1991 оноос хойш ОХУ-ын Шинжлэх ухааны академийн хэт туйлширсан мужуудын термофизикийн хүрээлэн (ITES RAS) тоосжилттой плазмыг судалж, оношлох янз бүрийн аргыг бий болгож байна. Тоостой плазмыг судалсан янз бүрийн төрөл: дулааны плазм, гялалзсан хийн ялгаралтын плазм, өндөр давтамжийн ялгадас, гэрэл цацрал ба цөмийн өдөөгдсөн плазм.
Дулааны плазм нь хийн шатаагчийн дөлөнд үүссэн үед атмосферийн даралт, 1700-аас 2200 К хүртэл температуртай, түүний доторх электрон, ион, төвийг сахисан хэсгүүдийн температур тэнцүү байна. Ийм сийвэнгийн урсгалд церийн давхар ислийн (CeO 2) бөөмсийн үйл ажиллагааг судалсан. Энэ бодисын нэг онцлог нь электронууд түүний гадаргуугаас нэлээд амархан нисдэг - электроны ажлын функц нь ердөө 2.75 эВ юм. Тиймээс тоосны тоосонцор нь плазмаас электрон ба ионы урсгалаар цэнэглэгддэг бөгөөд термионы ялгаралт - халсан бөөмсөөр электрон ялгаруулж, эерэг цэнэгийг үүсгэдэг.
Макро бөөмсийн орон зайн бүтцийг ашиглан шинжилгээ хийсэн лазер цацраг, корреляцийн функцийг өгч байна g(r), утга нь дараах байдалтай байна. Хэрэв та аль нэг бөөмсийн орон зайд байрлалыг тогтоовол энэ функц нь зайнаас өөр бөөмс олох магадлалыг харуулна. rэндээс. Энэ нь шингэн ба талст бүтэцтэй эмх замбараагүй эсвэл эмх цэгцтэй бөөмсийн орон зайн зохион байгуулалтын талаар дүгнэлт гаргах боломжийг бидэнд олгодог.
Ердийн корреляцийн функцууд g(r)нь аэрозолийн тийрэлтэт CeO 2 тоосонцор нь at өрөөний температурба сийвэн дэхийг Зураг дээр үзүүлэв. 1. Хэзээ өндөр температурсийвэн (2170 К) ба макро хэсгүүдийн бага концентрацитай (b) корреляцийн функц нь өрөөний температурт ердийн аэрозолийн тийрэлтэт тийрэлтэттэй бараг ижил хэлбэртэй байна (a). Энэ нь сийвэн дэх хэсгүүд сул харилцан үйлчилж, эмх цэгцтэй бүтэц үүсэхгүй гэсэн үг юм. Цусны сийвэнгийн бага температур (1700 К) ба бөөмийн өндөр концентрацитай үед корреляцийн функц нь шингэний шинж чанарыг олж авдаг: тодорхой дээд хэмжээ байдаг бөгөөд энэ нь бөөмсийн зохион байгуулалтад богино хугацааны дараалал байгааг илтгэнэ (c) . Энэ туршилтаар бөөмсийн эерэг цэнэг нь электроны цэнэгээс 1000 дахин их байсан. Бүтцийн харьцангуй сул эрэмбэлэгдсэн байдлыг плазмын ашиглалтын хугацаа богино (секундын 20 мянга орчим) гэж тайлбарлаж болох бөгөөд энэ хугацаанд плазмын болор үүсэх үйл явц дуусах хугацаа байдаггүй.
...БӨӨ ГЭВЭРЛЭХ
Дулааны плазмд бүх бөөмсийн температур ижил, шатаж буй плазмд байдаг хийн ялгаралтнөхцөл байдал өөр байна - электроны температур ионы температураас хамаагүй өндөр байна. Энэ нь тоостой плазмын эмх цэгцтэй бүтэц - плазмын талстууд үүсэх урьдчилсан нөхцөлийг бүрдүүлдэг.
Гялалзсан хийн ялгаралтанд тодорхой нөхцөлзогсонги давхарга гарч ирдэг - харанхуй интервалаар тогтмол ээлжлэн солигддог жигд бус гэрэлтүүлгийн хөдөлгөөнгүй бүсүүд. Давхаргын уртын дагуу электроны концентраци ба цахилгаан орон нь маш жигд бус байдаг. Тиймээс давхарга бүрийн толгойд цахилгаан статик хавх үүсдэг бөгөөд энэ нь гадагшлуулах хоолой нь босоо байрлалд байх үед эерэг цэнэгийн баганын бүсэд нарийн ширхэгтэй тоосонцорыг хадгалах чадвартай байдаг.
Бүтэц үүсэх үйл явц нь дараах байдалтай байна: савнаас ялгадас руу цутгаж буй микроны тоосонцор нь плазмд цэнэглэгдэж, тогтмол цэнэгийн параметрүүд дээр хязгааргүй үргэлжлэх бүтэцтэй болно. Лазер туяа нь хэвтээ эсвэл босоо хавтгайд бөөмсийг гэрэлтүүлдэг (Зураг 2).
Орон зайн бүтэц үүсэх нь видео камераар бичигддэг. Бие даасан тоосонцорыг энгийн нүдээр харж болно. Туршилтанд хэд хэдэн төрлийн бөөмсийг ашигласан - нэгээс зуун микрометрийн диаметртэй хөндий боросиликат шилэн микросфер ба меламин формальдегидийн тоосонцор. Давхаргын төв хэсэгт үүсдэгтоосны үүл g(r)хэдэн арван миллиметр хүртэл диаметртэй. Бөөмүүд нь хэвтээ давхаргад байрладаг бөгөөд зургаан өнцөгт бүтэц үүсгэдэг (Зураг 3a). Давхаргын хоорондох зай 250-аас 400 микрон, хэвтээ хавтгай дахь хэсгүүдийн хоорондох зай 350-600 микрон хооронд хэлбэлздэг. Бөөмийн тархалтын функц
хэд хэдэн тод томруун максимумтай бөгөөд энэ нь бөөмсийн зохион байгуулалтад урт хугацааны дараалал байдгийг баталж, талст бүтэц үүсэх гэсэн үг боловч плазмын тоосны талстууд нүцгэн нүдэнд тод харагддаг.
Цутгах параметрүүдийг өөрчилснөөр та бөөмсийн үүлний хэлбэрт нөлөөлж, талст төлөвөөс шингэн (талст хайлах) болон дараа нь хий рүү шилжих шилжилтийг ажиглаж болно. Бөмбөрцөг бус хэсгүүдийг - 200-300 микрон урттай нейлон цилиндрийг ашиглан шингэн болортой төстэй бүтцийг олж авах боломжтой байсан (Зураг 4).
САНСАР ДАХЬ ТООСТОЙ ПЛАЗМ
Дэлхий дээр плазмын талстыг цаашид судлахад таталцлын хүч саад болж байна. Тиймээс сансарт, бичил таталцлын нөхцөлд туршилт хийхээр шийдсэн. Анхны туршилтыг сансрын нисгэгчид А.Я.Соловьев, П.В.Виноградов нар 1998 оны 1-р сард Оросын тойрог замын "Мир" цогцолборт хийжээ. Тэд жингүйдлийн нөлөөн дор эмх цэгцтэй плазм-тоос бүтэц үүсэхийг судлах шаардлагатай болсон.
нарны гэрэл
Неоноор дүүргэсэн шилэн ампулууд нь 0.01 ба 40 Торр даралттай цезийээр бүрсэн бөмбөрцөг хүрэл хэсгүүдийг агуулдаг. Ампулыг нүхний ойролцоо байрлуулж, сэгсэрч, лазераар гэрэлтүүлсэн хэсгүүдийн хөдөлгөөнийг видео камер ашиглан тэмдэглэв. Ажиглалтаас харахад бөөмс нь эхлээд эмх замбараагүй хөдөлж, дараа нь чиглэсэн хөдөлгөөн гарч ирдэг бөгөөд энэ нь ампулын хананд плазмын тархалттай холбоотой юм. Өөр нэг нь илэрсэн: Ампулыг сэгсэрсний дараа хэдхэн секундын дараа хэсгүүд нь хоорондоо наалдаж, бөөгнөрөл үүсгэж эхлэв. Нарны гэрлийн нөлөөн дор бөөгнөрөл задарсан. Бөөгнөрөл нь гэрэлтүүлгийн эхний мөчүүдэд бөөмс нь эсрэг цэнэг олж авдаг: эерэг - фотоэлектрон ялгарснаар, сөрөг - бусад бөөмсөөс ялгарах плазмын электронуудын урсгалаар цэнэглэгддэг - эсрэг цэнэгтэй хэсгүүд хоорондоо наалддагтай холбоотой байж болно. бие биетэйгээ.
Макро бөөмсийн төлөв байдалд дүн шинжилгээ хийснээр тэдгээрийн цэнэгийн хэмжээг (1000 орчим электрон цэнэг) тооцоолж болно. Ихэнх тохиолдолд бөөмс нь зөвхөн шингэн бүтэцтэй байсан ч заримдаа талстууд гарч ирдэг.
1998 оны эхээр Олон улсын сансрын станцын (PC MKC) Оросын сегмент дээр Орос-Германы хамтарсан плазмын болор туршилт хийх шийдвэр гарсан. Энэхүү туршилтыг Макс Планкийн нэрэмжит харь гаригийн физикийн хүрээлэн (Герман) болон “Энержиа” пуужин, сансрын корпорацийн оролцоотойгоор ОХУ-ын ШУА-ийн Эрс тэс мужуудын термофизикийн хүрээлэнгийн эрдэмтэд байгуулж, бэлтгэсэн байна.
Тоног төхөөрөмжийн гол элемент нь хоёр дөрвөлжин ган хавтан, дөрвөлжин шилэн оруулга зэргээс бүрдсэн вакуум плазмын камер (Зураг 5) юм. Өндөр давтамжийн цэнэгийг бий болгохын тулд дискний электродуудыг хавтан тус бүр дээр суурилуулсан. Электродууд нь тоосны тоосонцорыг плазм руу шахах зориулалттай суурилуулсан төхөөрөмжтэй. Бүхэл бүтэн оптик систем, түүний дотор бөөмийн үүлийг гэрэлтүүлэх хоёр дижитал камер, хоёр хагас дамжуулагч лазер нь плазмын тоосны бүтцийг сканнердах боломжтой хөдлөх хавтан дээр суурилуулсан.
Технологийн (сургалт гэж нэрлэдэг) болон нислэгийн гэсэн хоёр багц төхөөрөмжийг боловсруулж, үйлдвэрлэсэн. 2001 оны 2-р сард Байконур дахь туршилт, нислэгийн өмнөх бэлтгэлийн дараа нислэгийн иж бүрдлийг ОУСС-ын Оросын сегментийн үйлчилгээний модульд хүргэв.
Меламин формальдегидийн тоосонцортой хийсэн анхны туршилтыг 2001 онд хийжээ. Эрдэмтдийн хүлээлтийг зөвтгөв: анх удаа гурван хэмжээст эмх цэгцтэй, өндөр цэнэгтэй микрон хэмжээтэй бөөмс, том хэмжээний тохиромжгүй параметр бүхий гурван хэмжээст плазмын талстууд, нүүр болон бие төвтэй торууд ( Зураг 7).
Өндөр давтамжийн индукцийн цэнэгийг ашиглах тохиолдолд янз бүрийн тохиргоо, урттай плазмын формацыг олж авах, судлах чадвар нэмэгддэг. Нэг төрлийн плазм ба түүнийг хүрээлж буй хана эсвэл хүрээлэн буй саармаг хий хоёрын хоорондох бүсэд бие даасан цэнэгтэй макро хэсгүүд болон тэдгээрийн нэгдлүүдийн аль алиных нь шилжилт хөдөлгөөн (нисэх) болно. Цилиндр хэлбэртэй шилэн хоолойд ялгадас нь цагираган электродоор өдөөгддөг бөгөөд энэ нь плазмын формацийн дээгүүр эргэлддэг. их тоотоосонцор. Даралт ба хүчнээс хамааран тогтворжсон талст бүтэц, эсвэл хэлбэлзэлтэй хэсгүүд эсвэл конвектив хэсгүүдийн урсгалууд гарч ирдэг. Хавтгай электродыг ашиглах үед бөөмс нь неоноор дүүргэсэн чийдэнгийн ёроолоос дээш эргэлдэж, эмх цэгцтэй бүтэц - плазмын болор үүсгэдэг. Одоогийн байдлаар ийм туршилтыг дэлхий дээрх лабораторид болон параболик нислэгийн нөхцөлд хийж байгаа боловч ирээдүйд энэ төхөөрөмжийг ОУСС-д суурилуулахаар төлөвлөж байна.
Плазмын талстуудын өвөрмөц шинж чанар (үйлдвэрлэлийн хялбар байдал, параметрүүдийг ажиглах, хянах, тэнцвэрт байдалд хүрэх богино амрах хугацаа, гадны нөлөөнд хариу үйлдэл үзүүлэх) нь тэдгээрийг маш оновчтой бус плазмын шинж чанар болон үндсэн шинж чанарыг судлахад маш сайн объект болгодог. талстууд. Үр дүнг бодит атом эсвэл молекулын талстуудыг загварчилж, тэдгээртэй холбоотой физик процессуудыг судлахад ашиглаж болно.
Плазм дахь макро бөөмсийн бүтэц нь микроэлектрониктой холбоотой асуудлуудыг шийдвэрлэхэд тохиромжтой хэрэгсэл юм, ялангуяа бичил схемийг үйлдвэрлэхэд хүсээгүй тоосны тоосонцорыг зайлуулах, жижиг талст - нанокристал, нанокластер, нийлэгжилтийг зохион бүтээх, нийлэгжүүлэх зэрэг. плазмаар цацах, тоосонцорыг хэмжээгээр нь ялгах, өндөр үр ашигтай гэрлийн шинэ эх үүсвэрийг хөгжүүлэх, ажлын шингэн нь цацраг идэвхт бодисын тоосонцор болох цахилгаан цөмийн батерей, лазерыг бий болгох.
Эцэст нь, сийвэн дэх түдгэлзүүлсэн тоосонцорыг субстрат дээр хяналттай хуримтлуулах, улмаар сүвэрхэг ба нийлмэл гэх мэт тусгай шинж чанартай бүрээсийг бий болгох, мөн өөр өөр шинж чанартай материалаас олон давхаргат бүрээс бүхий тоосонцор үүсгэх технологи бий болгох бүрэн боломжтой юм.
Микробиологи, анагаах ухаан, экологид сонирхолтой асуудлууд гарч ирдэг. Тоостой плазмын боломжит хэрэглээний жагсаалт байнга өргөжиж байна.
Дүрслэлийн тайлбар
Өвчин. 1. Корреляцийн функц g(r) нь үүнээс r зайд өөр бөөмс олдох магадлалыг харуулдаг. Өрөөний температурт 300 К (а) агаарын урсгал дахь CeO 2 тоосонцор, 2170 К (b) температурт плазмын хувьд функц нь бөөмсийн эмх замбараагүй тархалтыг илэрхийлдэг. Сийвэн дэх 1700 К (c) температурт функц нь хамгийн их байдаг, өөрөөр хэлбэл шингэнтэй төстэй бүтэц гарч ирдэг.
Өвчин. 2. Тогтмол гүйдлийн гялбаа дахь тоостой плазмыг судлах суурилуулалт нь бага даралттай неоноор дүүрсэн босоо чиглэлтэй хоолой бөгөөд дотор нь гэрэлтэх туяа үүсдэг. Тодорхой нөхцөлд ялгадас дахь зогсонги давхарга ажиглагддаг - жигд бус гэрэлтүүлгийн суурин бүсүүд. Тоос тоосонцор нь гадагшлуулах талбайн дээгүүр торон ёроолтой саванд агуулагддаг. Савыг сэгсрэх үед тоосонцор нь доошоо унаж, давхаргад өлгөгдөж, эмх цэгцтэй бүтэц үүсгэдэг. Тоосыг харагдахуйц болгохын тулд хавтгай лазер туяагаар гэрэлтүүлдэг. Тарсан гэрлийг видео камераар тэмдэглэдэг. Мониторын дэлгэц дээр спектрийн ногоон бүсэд тоосны тоосонцорыг лазер туяагаар гэрэлтүүлснээр олж авсан плазм-тоосжилтын бүтцийн видео дүрсийг харуулав.
Өвчин. 3. Гялалзсан цэнэгийн үед тоосны дараалсан бүтэц гарч ирдэг (a), энэ нь болорын (b) хэд хэдэн тод томруун шинж чанар бүхий g(r) корреляцийн функцтэй тохирч байна.
Өвчин. 4. Урт сунасан тоосны хэсгүүд (цилиндр хэлбэртэй) тодорхой нийтлэг тэнхлэгт параллель эгнэнэ. Энэ төлөвийг молекулын шингэн талстуудтай адилтган плазмын шингэн талст гэж нэрлэдэг бөгөөд энд урт молекулуудын чиг баримжаа нь илүүд үздэг.
Өвчин. 5. Олон улсын сансрын станц (ОУСС) дээрх тоосны плазмыг судлах зориулалттай вакуум плазмын камер.
Өвчин. 6. ОХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академийн эрс тэс мужуудын термофизикийн хүрээлэн өндөр давтамжийн нам даралтын ялгадас дахь плазмын талстыг судлах тусгай байгууламж барьжээ. Тосны тоосонцорыг спектрийн ногоон, улаан хэсгүүдэд лазер туяагаар гэрэлтүүлэхэд талст бүтэц нь тодорхой харагддаг.
Өвчин. 7. Сийвэн-тоосжилтын гурван хэвтээ давхарга дахь тоосны хэсгүүдийн бүтэц: их бие төвтэй тортой (дээд талд), нүүр төвтэй тортой (төв хэсэгт), зургаан өнцөгт хаалттай савлагаатай (доороос).
Арваннэгдүгээр сард ОУСС дээр плазмын болор туршилтыг зогсооно гэж мэдэгдсэн. Туршилтад зориулсан тусгай төхөөрөмжийг Альберт Эйнштейний ачааны хөлөг онгоцонд байрлуулж, дээр нь шатаажээ Номхон далай. Ингээд л дууссан урт түүх, магадгүй хамгийн алдартай сансрын туршилт. Би энэ тухай ярьж, ерөнхийдөө ОУСС-ийн шинжлэх ухааны талаар бага зэрэг ярихыг хүсч байна.
Нээлтүүд хаана байна?
Юуны өмнө та бага зэрэг урам зориггүй танилцуулга хийх хэрэгтэй. Орчин үеийн шинжлэх ухаан- энэ биш компьютер тоглоом, зарчмын хувьд ямар ч ашиггүй судалгаа байдаггүй бөгөөд нээлт бүр нь мэдэгдэхүйц урамшуулал өгдөг. Харамсалтай нь, Эдисон шиг ганц суут ухаантан дангаараа амьдралыг өөрчилдөг олон төхөөрөмжийг зохион бүтээх цаг өнгөрсөн. Одоо шинжлэх ухаан бол томоохон байгууллагуудын хийдэг, олон жилийн турш үргэлжилдэг, тэг үр дүнд хүргэх боломжтой бүх зам дагуу арга зүйн хөдөлгөөн юм. Тиймээс түгээмэл шинжлэх ухаанд дасан зохицохгүйгээр тогтмол хэвлэгддэг ОУСС-ын судалгааны талаархи мэдээлэл нь үнэнийг хэлэхэд маш уйтгартай харагдаж байна. Үүний зэрэгцээ, эдгээр туршилтуудын зарим нь үнэхээр сонирхолтой бөгөөд хэрэв тэд бидэнд гайхалтай үр дүнг амлахгүй бол дэлхий хэрхэн ажилладаг, шинэ суурь, хэрэглэгдэхүүн нээхийн тулд хаашаа явах ёстой талаар илүү сайн ойлголт өгөх найдвар төрүүлдэг. .Туршилтын санаа
Матери нь хатуу, шингэн, хий, плазм гэсэн дөрвөн фазын төлөвт байж болно гэдгийг мэддэг. Плазм нь одноос од хоорондын хий хүртэлх орчлон ертөнцийн массын 99.9% -ийг эзэлдэг. Дэлхий дээр плазм бол аянга, хойд гэрэл, жишээлбэл, хий ялгаруулах чийдэн юм. Тоос тоосонцор агуулсан плазм нь маш түгээмэл байдаг - эдгээр нь гаригийн цагираг, сүүлт одны сүүл, од хоорондын үүл юм. Туршилтын санаа нь тоосны бичил хэсгүүд бүхий плазмыг зохиомлоор бий болгож, дэлхийн таталцлын болон бичил таталцлын нөхцөлд түүний үйл ажиллагааг ажиглах явдал байв.
Туршилтын эхний хувилбарт (зураг дээр) тоостой плазмтай ампулыг нарны туяагаар гэрэлтүүлж, плазмын тоосыг лазераар гэрэлтүүлж, гэрэлтсэн хэсгийг камерт буулгасан. Дараа нь илүү төвөгтэй туршилтын тохиргоог ашигласан. "Альберт Эйнштейн"-ийн хамт шатсан "хар торх" нь аль хэдийн гурав дахь үеийн суурилуулалт байсан.
Үр дүн
Бичил таталцлын нөхцөлд хийсэн туршилтууд эрдэмтдийн итгэл найдварыг хангасан - тоостой плазм нь талст бүтэцтэй болсон эсвэл шингэний шинж чанарыг харуулсан. Молекулууд эмх замбараагүй хөдөлдөг (дулааны хөдөлгөөнийг харна уу) хамгийн тохиромжтой хийнээс ялгаатай нь тоостой плазм нь хий бөгөөд хатуу ба шингэний шинж чанарыг харуулдаг - хайлах, уурших процесс боломжтой.Үүний зэрэгцээ гэнэтийн нээлтүүд бас гарч ирэв. Жишээлбэл, болор дотор хөндий гарч ирж болно. Яагаад одоо болтол тодорхойгүй байна.
Гэхдээ хамгийн гэнэтийн нээлт бол тоостой плазм нь тодорхой нөхцөлд ДНХ-тэй төстэй мушгиа бүтэц үүсгэсэн явдал байв! Магадгүй дэлхий дээрх амьдралын гарал үүсэл нь ямар нэгэн байдлаар тоосны плазмтай холбоотой байж болох юм.
хэтийн төлөв
"Плазмын болор" туршилтын олон жилийн судалгааны үр дүн нь дараахь үндсэн боломжийг харуулж байна.- Тоостой сийвэн дэх өвөрмөц шинж чанартай наноматериал үүсэх.
- Тоостой плазмаас материалыг субстрат дээр буулгаж, олон давхаргат, сүвэрхэг, нийлмэл бүрхүүлийн шинэ төрлийг олж авах.
- Үйлдвэрийн болон цацрагийн ялгаралтаас агаар цэвэршүүлэх, бичил схемийг плазмын сийлбэр хийх үед.
- Амьд бус биетийн плазмын ариутгал, амьд биетийн ил шарх.
САНСРИЙН ПЛАЗМ
САНСРИЙН ПЛАЗМ
-
плазмсансарт орон зай ба сансар огторгуй объектууд. Сансар огторгуйн плазмыг судалгааны сэдвийн дагуу нөхцөлт байдлаар хувааж болно: тойрог, гариг хоорондын, оддын плазм ба оддын агаар мандал, квазарын плазм ба галактикийн плазм. цөм, од хоорондын болон галактик хоорондын. плазм. Заасан CP-ийн төрлүүд нь параметрүүдээрээ ялгаатай байдаг (нягтыг харна уу p,Лхагва бөөмсийн энерги гэх мэт), түүнчлэн төлөв: термодинамикийн тэнцвэрт байдал, хэсэгчлэн эсвэл бүрэн тэнцвэргүй байдал.
Гариг хоорондын K. p.Эргэн тойрон дахь плазмын төлөв байдал, түүний эзэлдэг орон зайн бүтэц нь өөрийн соронзон орон байгаа эсэхээс хамаарна. гаригийн ойролцоох талбайнууд ба нарнаас хол зай. Маг. гараг нь гаригийн эргэн тойронд плазмын хадгалалтын талбайг ихээхэн нэмэгдүүлж, байгалийн жамыг үүсгэдэг соронзон урхи.Тиймээс гаригийн эргэн тойрон дахь плазмын хоригдлын бүс нь нэг төрлийн бус байдаг. Эргэн тойрон дахь плазм үүсэхэд гол үүрэг нь нарнаас бараг радиаль байдлаар хөдөлдөг нарны плазмын урсгал юм (гэж нэрлэдэг. нарны салхи),нягтрал нь нарнаас хол зайд унадаг. Сансрын хиймэл дагуул ашиглан дэлхийн ойролцоох нарны салхины бөөмсийн нягтыг шууд хэмжих. төхөөрөмжүүд нь утгыг өгдөг n(1-10) см -3 . Дэлхийтэй ойролцоо сансрын плазм. орон зайг ихэвчлэн плазм болгон хуваадаг ионосфер,байх n 350 км-ийн өндөрт 10 5 см -3 хүртэл, плазм цацрагийн бүсДэлхий ( n 10 7 см -3) ба Дэлхийн соронзон мандал; хэд хэдэн хүртэл nдэлхийн радиус гэж нэрлэгддэг сунадаг. плазмасфер, нягтын зүсэлт
10 2 см -3 .
Плазмын дээд хэсгийн онцлог. ионосфер, цацраг бүслүүр ба соронзон мандал нь мөргөлдөөнгүй, өөрөөр хэлбэл долгион ба хэлбэлзлийн орон зайн цаг хугацааны хэмжүүр юм. үүнд мөргөлдөх үйл явц хамаагүй бага байдаг. Эрчим хүч ба момент дахь тайвшрал нь мөргөлдөөний улмаас биш харин плазмын чөлөөт байдлын хамтын зэрэг - хэлбэлзэл ба долгионоор дамждаг. Энэ төрлийн плазмд дүрмээр бол термодинамик байдаггүй. тэнцвэрт байдал, ялангуяа электрон ба ионы бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хооронд. Тэдгээрийн дотор хурдан урсаж, жишээ нь. цохилтыг мөн жижиг хэмжээний хэлбэлзэл, долгионы өдөөлтөөр тодорхойлно. Ердийн жишээ бол нарны салхи дэлхийн соронзон бөмбөрцгийг тойрон урсах үед үүсдэг мөргөлдөөнгүй салхи юм.Од K. p. nНар нь гадаад орчны нөлөөгөөр байнга нэмэгддэг нягтралтай сансрын материйн аварга том бөөгнөрөл гэж үзэж болно. төв рүү чиглэсэн хэсгүүд: титэм, хромосфер, фотосфер, конвектив бүс, цөм. гэж нэрлэгддэг зүйлд Энгийн оддод өндөр температур нь дулааны энергийг өгдөг. бодисын иончлол ба плазмын төлөвт шилжих. Өндөр плазмыг гидростатикаар хадгалдаг. тэнцвэрт байдал. Макс. ердийн оддын төв дэх сансрын нягтыг тооцоолсон 10 24 см -3, 10 9 К хүртэл температур өндөр нягтралтай хэдий ч энд плазм нь ихэвчлэн өндөр температурын улмаас хамгийн тохиромжтой байдаг; Зөвхөн бага масстай (нарны 0.5 масс) одод л плазмын согогтой холбоотой эффектүүд илэрдэг. Төв рүү. Хэвийн оддын бүс нутагт бөөмсийн дундаж чөлөөт зам бага байдаг тул тэдгээрийн доторх плазм нь мөргөлдөөн, тэнцвэрт байдал юм; орой руу давхарга, ялангуяа хромосфер ба титэм, плазм нь мөргөлдөөнгүй байдаг. (Эдгээр тооцооллын загварууд нь тэгшитгэл дээр үндэслэсэн болно)
соронзон гидродинамик. Их хэмжээний, авсаархан оддын хувьд сансрын нягтын нягт нь хэд хэдэн байж болно. ердийн оддын төвөөс өндөр магнитудын захиалга. Тэгэхээр, inцагаан одойнууд нягтрал нь маш өндөр тул электронууд доройтож хувирдаг (харна уу.доройтсон хий). Их хэмжээний кинетик үнэ цэнийн улмаас бодисын ионжуулалтыг хангадаг. бөөмийн энерги, тодорхойлогддог;.
fer mi-энерги Энэ нь цагаан одойн дахь сансар огторгуйн хамгийн тохиромжтой байдлын шалтгаан юм. Статик тэнцвэрт байдал нь доройтсон плазм дахь электронуудын Ферми даралтаар хангагдана. Нейтрон одод үүсэх бодисын нягтрал бүр ч өндөр байх нь зөвхөн электронууд төдийгүй нуклонуудын доройтолд хүргэдэг. TOнейтрон одод Үүнд - 20 км диаметртэй, 1 масстай авсаархан одууд.
Пульсарууд нь хурдацтай эргэдэг (одны механик тэнцвэрт байдалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг) болон соронзон оронгоор тодорхойлогддог. диполь төрлийн талбар (гадаргуу дээр 10 12 Г), соронзон. тэнхлэг нь эргэлтийн тэнхлэгтэй заавал давхцах албагүй. Пульсарууд нь цахилгаан соронзон цацрагийн эх үүсвэр болох харьцангуй плазмаар дүүрсэн соронзон мандалтай байдаг. долгион
CP-ийн температур ба нягтын хүрээ асар их юм. Зураг дээр. Температурын нягтралын диаграммд плазмын төрөл бүрийн төрөл ба тэдгээрийн ойролцоо байршлыг бүдүүвчээр үзүүлэв. Диаграмаас харахад сансар огторгуйн бөөмсийн нягтрал буурах дараалал нь ойролцоогоор дараах байдалтай байна: одны плазм, гаригийн плазм, квазар ба галактикийн плазм. цөм, гариг хоорондын плазм, од хоорондын болон галактик хоорондын. плазм. Оддын цөм ба доорх плазмаас бусад. гаригийн тойргийн плазмын давхаргууд, сансар огторгуй нь мөргөлдөөнгүй байдаг. Тиймээс энэ нь ихэвчлэн термодинамикийн хувьд тэнцвэргүй байдаг бөгөөд түүнийг бүрдүүлэгч цэнэгийн тархалт нь өөр өөр байдаг. бөөмийн хурд ба энерги нь Максвеллианаас хол байна. Ялангуяа тэдгээр нь гүнд тохирох оргилуудыг агуулж болно. цэнэглэх дам нуруу бөөмс, ялангуяа соронзон орон дээр анизотроп шинж чанартай байдаг. зай талбайнууд гэх мэт. Ийм плазм нь мөргөлдөөнөөр биш харин тэнцвэргүй байдлаас "салждаг". хурдан аргаар - цахилгаан соронзон өдөөлтөөр. чичиргээ ба долгион (харна уу Мөргөлдөөгүй цохилтын долгион).Энэ нь сансрын цацрагт хүргэдэг. мөргөлдөөнгүй плазм агуулсан объектууд нь тэнцвэрийн цацрагийн хүчнээс хол давсан бөгөөд Планкийн цацрагаас эрс ялгаатай. Жишээ нь квазарууд,радио болон оптикийн аль алиныг нь зүснэ. муж нь тэнцвэргүй шинж чанартай байдаг. Мөн онолын тодорхой бус байдлыг үл харгалзан Ажиглагдсан цацрагийг тайлбарлахдаа бүх онолууд үндсэн плазмын дэвсгэр дээр тархдаг харьцангуй электрон урсгалын үүрэг чухал болохыг харуулж байна.
Доктор. тэнцвэргүй цацрагийн эх үүсвэр - радио галактикууд,Эдгээр нь оптик дээр харагдах галактикуудаас хамаагүй том хэмжээтэй байдаг. хүрээ. Энд галактикаас хөөгдсөн харьцангуй электронууд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд галактикийг тойрсон плазмын дэвсгэр дээр тархдаг. Соронзон бөмбөрцгийн плазмын тэнцвэргүй байдал, энэ нь мөн цэнэгийн цацрагийн дэргэд илэрдэг. тоосонцор нь дэлхийгээс километрийн урттай радио ялгаруулалтад хүргэдэг.
Плазмын төрлүүдийн ангилал: GR - хий ялгаруулах плазм; MHD - соронзон гидродинамик генератор дахь плазм; TYAP-M - термоядролын соронзон занга дахь плазм; TYAP-L - лазерын нөхцөлд плазм термоядролын нэгдэл: EGM - металл дахь; EHP - хагас дамжуулагч дахь электрон нүхний плазм; BC - цагаан одой дахь электрон доройтол; I - ионосферийн плазм; SW - нарны салхины плазм; SC - нарны титмийн плазм; C - нарны төвд байрлах плазм; MP - пульсарын соронзон мандлын плазм.
Тэнцвэргүй плазмын үзэгдлүүд нь плазм нь зөвхөн хүчтэй цацруулаад зогсохгүй тодорхойлогддог тул үймээн самуунтай болоход хүргэдэг. өдөөгдсөн долгион ба хэлбэлзлийн төрлүүд нь сийвэн дотор удаан хугацаагаар "унадаг" эсвэл плазмаас огт гарч чаддаггүй (жишээлбэл, Лангмюрийн долгион). Энэ нь асуудал гэж нэрлэгддэг асуудлыг шийдэх арга замыг олох боломжийг танд олгоно. Орчлон ертөнц дэх элементүүдийн гарал үүслийн онолд элементүүдийг "тойрч гарсан". Наиб. Элементүүдийн гарал үүслийн нийтлэг онол нь анхны протон ба нейтроноос эхлээд дараалсан хэсгүүдээс үүсдэг гэж үздэг. нейтроныг барьж, шинэ изотопыг нейтроноор хэт ачаалах үед электрон ялгаруулж цацраг идэвхт задралын үр дүнд шинэ элемент үүсдэг. Гэсэн хэдий ч "тойрч өнгөрдөг" элементүүд (жишээлбэл, литий, бор гэх мэт) байдаг бөгөөд тэдгээрийн үүсэхийг нейтрон барих замаар тайлбарлах боломжгүй; тэдгээрийн гарал үүсэл нь цэнэглэх хурдатгалтай холбоотой байж болно. бүхий хэсгүүд дэх тоосонцор өндөр зэрэгтэйплазмын турбулент ба түүнээс дээш цөмийн урвалуудхурдасгасан хэсгүүд.
Алслагдсан объектын үр ашгийг оптик технологи ашиглан алсын спектрийн аргаар судалдаг. дуран, радио дуран, рентген болон G зурвасын цацраг дахь агаар мандлын гаднах хиймэл дагуулын дуран. Пуужин, хиймэл дагуул, сансрын хөлөг дээр суурилуулсан багаж хэрэгслийг ашиглах. төхөөрөмжүүдийн хувьд CP параметрийн шууд хэмжилтийн хүрээ хурдацтай өргөжиж байна нарны систем. Эдгээр аргууд нь датчик, бага ба өндөр давтамжийн долгионы спектрометрийг ашиглах явдал юм. хэмжилт, соронзон хэмжилт ба цахилгаан талбарууд (харна уу Плазмын оношлогоо).Цацраг туяаг ингэж илрүүлсэн. дэлхийн бүслүүр, дэлхийн соронзон бөмбөрцгийн өмнөх мөргөлдөөнгүй цохилтын долгион, соронзон бөмбөрцгийн сүүл, дэлхийн километрийн цацраг, Буд гарагаас Санчир гариг хүртэлх гаригуудын соронзон бөмбөрцөг гэх мэт.
Орчин үеийн зай технологи гэж нэрлэгддэг зүйлийг хийх боломжийг танд олгоно сансарт идэвхтэй туршилтууд - сансрын хөлөгт, ялангуяа дэлхийн ойролцоох орон зайд радио ялгаруулалт, цэнэглэх цацрагт идэвхтэй нөлөөлдөг. тоосонцор, плазмын бүлэгнэл гэх мэт Эдгээр аргуудыг оношлох, байгалийн нөхцөл байдлыг загварчлахад ашигладаг. бодит нөхцөлд үйл явц, байгалийн эхлэл үзэгдэл (жишээлбэл, аврора).
Сансар судлал дахь сансрын элементүүдийн төрлүүд. Орчин үеийн дагуу санаанууд, Орчлон ертөнц гэж нэрлэгддэг зүйлд бий болсон. том тэсрэлт(том тэсрэлт). Матери (тэлж буй орчлон ертөнц) тэлэх үед тэлэлтийг тодорхойлдог таталцлаас гадна бусад гурван төрлийн харилцан үйлчлэл (хүчтэй, сул, цахилгаан соронзон) нь тэлэлтийн янз бүрийн үе шатанд плазмын үзэгдэлд хувь нэмэр оруулдаг. Хэт өндөр хурдтай үед тэлэлтийн эхний үе шатанд хамаарах тоосонцор, тухайлбал W + - ба Z 0 - бозонууд хариуцдаг. сул харилцан үйлчлэл,фотон шиг массгүй байсан (электрон ба сул харилцан үйлчлэл). Энэ нь өөрөө тогтвортой цахилгаан соронзны аналог байсан урт хугацааны байсан гэсэн үг юм. талбай байсан Young-Mills талбай.Тиймээс бодисын бүх лептон бүрэлдэхүүн хэсэг нь сийвэнгийн төлөвт байсан. Стандарт загварт байгаа нислэгийн цаг хоорондын холболтыг харгалзан үзэх тба термодинамикийн тэнцвэрт бодисын температур Т:t(c)1/Т 2 .
(Temp-pa in MeV), бид ийм лептоны сийвэн байсан цаг хугацааг тооцоолж болно. Цагийн цагт Т, Z 0 бозоны үлдсэн энергид ойртож байна Мз 2100 ГеВ-ээс (харгалзах хугацаа т 10 -10 сек), хамт тохиолддог тэгш хэмийн аяндаа эвдрэхсул ба эл.-магн. W + дахь массын харагдах байдалд хүргэдэг харилцан үйлчлэл -
ба Z 0 -бозонууд, үүний дараа зөвхөн цэнэгтэй хүмүүс зөвхөн холын зайн хүч - цахилгаан соронзон хүчийг ашиглан харилцан үйлчилдэг.
Ийм өндөр температурт бодисын адрон (хүчтэй харилцан үйлчлэлцдэг) бүрэлдэхүүн хэсэг нь мөн өвөрмөц плазмын төлөвт байдаг. кварк-глюоны плазм.Энд кваркуудын харилцан үйлчлэлийг мөн массгүй глюоны талбайнууд гүйцэтгэдэг. Халуун кварк-глюоны плазмын нягтралд ( nТ 3) Лхагва гарагаас. энгийн бөөмсийн хоорондох зай 10-13 см - нуклонын радиус (энэ тохиолдолд Т 100 МэВ) кварк-глюоны плазм нь хамгийн тохиромжтой бөгөөд мөргөлдөхгүй байж болно. Цаг хугацаа өнгөрөх тусам Орчлон ертөнцийг хөргөхөд т 10 -4 секундын температур буурч байна Т 100 МэВ (мезонуудын амрах энерги), шинэ фазын шилжилт үүсдэг: кварк-глюоны плазм - адроник (10 -13 см-ийн харилцан үйлчлэлийн радиустай богино хугацааны харилцан үйлчлэлээр тодорхойлогддог). Энэ бодис нь тогтвортой нуклонууд болон хурдан ялзардаг адронуудаас бүрддэг. Дараагийн үеийн эсийн ерөнхий байдлыг цэнэгээр тодорхойлно. лептон (гол төлөв электрон-позитрон) бүрэлдэхүүн хэсэг, учир нь орчлон ертөнцөд нийт барионы цэнэгийн лептоны цэнэгийн харьцаа хадгалагдан үлдсэн бөгөөд энэ харьцаа нь өөрөө маш бага (10 -9). Үүний үр дүнд багахан хугацаанд ( т 1 в) QP нь хэт релятивист бөгөөд голчлон электрон-позитрон юм. Хэсэг хугацааны дараа т 1 секундын дараа электрон-позитрон плазмын температур 1 МэВ ба түүнээс доош буурч, электрон-позитрон плазмын эрчимтэй устаж эхэлдэг бөгөөд үүний дараа сансрын плазм орчин үеийнх рүү аажмаар ойртож байна. төлөв байдал, найрлага нь бага зэрэг өөрчлөгддөг энгийн бөөмс.
Лит.:Пикелнер С.Б., Сансрын электродинамикийн үндэс, 2-р хэвлэл, М., 1966; Akasofu S.I., Chapman S., Нарны хуурай