Rzeczona niestabilność obejmowała wiązki wysokoenergetycznych elektronów tworzące coś, co można byłoby porównać do makaronu spaghetti. Zapewnienie warunków do osiągnięcia takiego rezultatu wymagało użycia lasera podczerwonego o wysokiej intensywności. Jak wyjaśniają autorzy publikacji zamieszczonej na łamach Physical Review Letters, ich sukces powinien mieć przełożenie na badania nad plazmowymi akceleratorami cząstek oraz energią generowaną w ramach fuzji jądrowej.
Czytaj też: Genialna technologia termiczna sprawi, że zapomnisz o wysokich rachunkach za prąd
Plazma powstaje w obecności ekstremalnie wysokich temperatur, takich jak spotykane na Słońcu czy też w zaawansowanych ziemskich laboratoriach. Rozgrzana mieszanina jonów i elektronów zdolnych do przewodzenia prądu może być kontrolowana za pośrednictwem pól magnetycznych. Czasami pojawiają się jednak niestabilności będące pokłosiem różnic w przepływie cząstek. W konsekwencji te mogą formować się w charakterystyczne struktury, czyli wspomniane “makaronowe” wiązki.
Takowe, ze względu na zdolność do wytwarzania własnych pól magnetycznych, mogą dodatkowo potęgować niestabilność plazmy, co jest oczywiście niepożądanym zjawiskiem. Żeby mu przeciwdziałać (lub przynajmniej skuteczniej kontrolować) fizycy muszą jak najlepiej zrozumieć towarzyszące im okoliczności. Aby tak się stało, naukowcy z Wielkiej Brytanii opracowali eksperyment, w ramach którego laser o wysokiej intensywności został skierowany na plazmę.
Międzynarodowa współpraca sprawiła, że fizykom udało się uwiecznić niestabilność plazmy w niespotykanych wcześniej szczegółach
W takich okolicznościach udało się wygenerować wiązkę wysokoenergetycznych elektronów. O ile w przypadku stabilnej plazmy taka wiązka może płynnie przez nią przechodzić, tak pojawienie się zakłóceń sprawia, że powstają wahania. W konsekwencji poszczególne obszary zaczęły się między sobą różnić liczebnością elektronów. W jednych było ich za dużo, podczas gdy w innych – za mało. Łączące się elektrony zaczęły natomiast formować charakterystyczne włókna, mające destrukcyjny wpływ na stabilność reszty plazmy.
I choć fizycy mieli tego świadomość, to nigdy przedtem nie byli w stanie uwiecznić takiej niestabilności. W dokonaniu przełomu pomogli im naukowcy ze Stanów Zjednoczonych. Wspólnymi siłami członkowie międzynarodowego zespołu badawczego wykorzystali dwa zsynchronizowane lasery różniące się między sobą długością fali. Pierwszy wytworzył wiązkę elektronów, która napędzała niestabilność, natomiast drugi odpowiadał za obrazowanie całego fenomenu. Imponująca synchronizacja obu urządzeń sprawiła, że stało się możliwe szczegółowe rejestrowanie niestabilności.
Czytaj też: Przełomowe odkrycie w fotowoltaice. Rachunki za prąd mogą spaść o połowę
Efekt końcowy przekroczył oczekiwania nawet samych zainteresowanych. Ci nie zamierzają jednak spoczywać na laurach, ponieważ mają w planach usprawnienie lasera optycznego. Dzięki temu będą mogli obserwować niestabilności w plazmie z jeszcze wyższą szczegółowością i to w czasie rzeczywistym. Fizycy stojący za ostatnimi osiągnięciami mówią o możliwości ich wykorzystania na potrzeby radioterapii. Poza tym nowe metody kontrolowania plazmy powinny znaleźć zastosowanie w eksperymentach poświęconych fuzji jądrowej, zwanej też reakcją termojądrową.
