Челябинский учёный, доцент кафедры «Физика наноразмерных систем» ИЕТН ЮУрГУ Людмила Свирская в соавторстве с коллегой Юрием Думиным из МГУ опубликовала работу «О природе субгармоник электронной эмиссии ультрахолодной плазмы». Статья вышла в международном журнале «Физика плазмы», входящем во второй квартиль научной периодики Scopus.
Ультрахолодная плазма существует при температуре, близкой к абсолютному нулю – 1 кельвин или даже меньше, ниже минус 272 градусов Цельсия. Ультрахолодная плазма притягивает внимание учёных XXI века, помогая объяснять загадки от физики элементарных частиц до эволюции Вселенной.
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.
Людмила Свирская и Юрий Думин посвятили статью альтернативной концепции данной эмиссии. Она основана на идее многофотонной ионизации «вторичных» ридберговских атомов, образующихся в результате трёхчастичной рекомбинации. При ионизации электрон вылетает не «в бесконечность», а на некое «пороговое» расстояние, возбуждаясь на более высокой орбите. 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. В будущем возможно удастся получать долгоживущую ультрахолодную плазму, это поможет в усовершенствовании ионных микроскопов и других полезных вещах. Пока же мы можем гордиться, что и наш край не отстаёт в изучении таких необычных и увлекательных предметов.