Technology NewsSci-Techஅடர்த்தியான பிளாஸ்மா வழியாக கதிர்வீச்சு எவ்வாறு பயணிக்கிறது?

அடர்த்தியான பிளாஸ்மா வழியாக கதிர்வீச்சு எவ்வாறு பயணிக்கிறது?

-


சூரியனில் இருந்து வெடிக்கும் பிளாஸ்மா

சூரியனில் இருந்து வெடிக்கும் பிளாஸ்மாவின் நாசா படம். பிளாஸ்மா – சுதந்திரமாக நகரும் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் அயனிகள் கொண்ட அணுக்களின் சூடான சூப் – இது பிரபஞ்சத்தில் உள்ள பொருளின் மிக அதிகமான வடிவமாகும், இது நமது சூரிய குடும்பம் முழுவதும் சூரியன் மற்றும் பிற கிரக உடல்களில் காணப்படுகிறது. ரோசெஸ்டர் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்களின் புதிய ஆய்வு, அடர்த்தியான பிளாஸ்மாக்கள் வழியாக கதிர்வீச்சு எவ்வாறு பயணிக்கிறது என்பது பற்றிய சோதனைத் தரவை வழங்குகிறது, இது விஞ்ஞானிகள் கிரக அறிவியல் மற்றும் இணைவு ஆற்றலை நன்கு புரிந்துகொள்ள உதவும். கடன்: நாசா

பிளாஸ்மாக்களால் கதிர்வீச்சு வெளியேற்றம் மற்றும் உறிஞ்சுதல் பற்றிய பாரம்பரிய கோட்பாடுகளுக்கு முதன்முதலாக அதன் வகையான சோதனை சான்றுகள் முரண்படுகின்றன.

திடப்பொருள்கள், திரவங்கள் மற்றும் வாயுக்கள் ஆகியவை பொருளின் பரிச்சயமான நிலைகள் என்றாலும், பிரபஞ்சத்தில் மிகவும் பொதுவான வடிவமான பிளாஸ்மா எனப்படும் நான்காவது நிலை உள்ளது. இது சூரியன் மற்றும் நமது சூரிய மண்டலத்தில் உள்ள பிற வான உடல்களில் காணப்படுகிறது. எனினும், அடர்த்தியான[{” attribute=””>plasma, which is a hot mixture of atoms with free-moving electrons and ions, only occurs under extremely high pressure and temperature conditions, making it challenging for scientists to fully understand this state of matter.

Research in high-energy-density physics (HEDP), which investigates how atoms behave under extreme pressure conditions, can provide valuable insights into fields such as planetary science, astrophysics, and fusion energy.

One important question in the field of HEDP is how plasmas emit or absorb radiation. Current models depicting radiation transport in dense plasmas are heavily based on theory rather than experimental evidence.

In a new paper published in the journal Nature Communications, researchers at the University of Rochester Laboratory for Laser Energetics (LLE) used LLE’s OMEGA laser to study how radiation travels through dense plasma. The research, led by Suxing Hu, a distinguished scientist and group leader of the High-Energy-Density Physics Theory Group at the LLE and an associate professor of mechanical engineering, and Philip Nilson, a senior scientist in the LLE’s Laser-Plasma Interaction group, provides first-of-its-kind experimental data about the behavior of atoms at extreme conditions. The data will be used to improve plasma models, which allow scientists to better understand the evolution of stars and may aid in the realization of controlled nuclear fusion as an alternative energy source.

“Experiments using laser-driven implosions on OMEGA have created extreme matter at pressures several billion times the atmospheric pressure at Earth’s surface for us to probe how atoms and molecules behave at such extreme conditions,” Hu says. “These conditions correspond to the conditions inside the so-called envelope of white dwarf stars as well as inertial fusion targets.”

Using x-ray spectroscopy

The researchers used x-ray spectroscopy to measure how radiation is transported through plasmas. X-ray spectroscopy involves aiming a beam of radiation in the form of x-rays at a plasma made of atoms—in this case, copper atoms—under extreme pressure and heat. The researchers used the OMEGA laser both to create the plasma and to create the x-rays aimed at the plasma.

When the plasma is bombarded with x-rays, the electrons in the atoms “jump” from one energy level to another by either emitting or absorbing photons of light. A detector measures these changes, revealing the physical processes that are occurring inside the plasma, similar to taking an x-ray diagnostic of a broken bone.

A break from conventional theory

The researchers’ experimental measurements indicate that, when radiation travels through a dense plasma, the changes in atomic energy levels do not follow conventional quantum mechanics theories often used in plasma physics models—so-called “continuum-lowering” models. The researchers instead found that the measurements they observed in their experiments can be best explained using a self-consistent approach based on density-functional theory (DFT). DFT offers a quantum mechanical description of the bonds between atoms and molecules in complex systems. The DFT method was first described in the 1960s and was the subject of the 1998 Nobel Prize in Chemistry.

“This work reveals fundamental steps for rewriting current textbook descriptions of how radiation generation and transport occurs in dense plasmas,” Hu says.

“According to our experiments, using a self-consistent DFT approach more accurately describes the transport of radiation in a dense plasma,” says Nilson. “Our approach could provide a reliable way for simulating radiation generation and transport in dense plasmas encountered in stars and inertial fusion targets. The experimental scheme reported here, based on a laser-driven implosion, can be readily extended to a wide range of materials, opening the way for far-reaching investigations of extreme atomic physics at tremendous pressures.”

Reference: “Probing atomic physics at ultrahigh pressure using laser-driven implosions” by S. X. Hu, David T. Bishel, David A. Chin, Philip M. Nilson, Valentin V. Karasiev, Igor E. Golovkin, Ming Gu, Stephanie B. Hansen, Deyan I. Mihaylov, Nathaniel R. Shaffer, Shuai Zhang and Timothy Walton, 16 November 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-34618-6

The study was funded by the National Nuclear Security Administration, the New York State Energy Research and Development Authority, the National Science Foundation, Sandia National Laboratories, and the University of Rochester. 



LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Latest news

its Gorilla Glass Victus 2 debuts with the Galaxy S23

It was an open secret but it is no longer a secret, because Corning has officially confirmed that...

விஞ்ஞானிகள் தோலில் இருந்து மூளை வரை உணர்திறன் பாதைகளை கண்டுபிடிக்கின்றனர்

கொலம்பியா பல்கலைக்கழகத்தின் ஜுக்கர்மேன் இன்ஸ்டிடியூட் மற்றும் இரண்டு கூட்டாளர் நிறுவனங்களின் விஞ்ஞானிகள், சுட்டி ஆய்வுகளில் இன்பமான, பாலியல் மற்றும் வெகுமதியளிக்கும் சமூக தொடர்பு தொடர்பான...

ChatGPT even passes exams at American universities. How does it compare to real students?

It's been a while since ChatGPT software became widely available. Internet users have already tested it in...

Google Takes Down 50,000 Instances of Pro-Chinese DRAGONBRIDGE Influence Operation

Jan 26, 2023Ravie LakshmananThreat Analysis Google on Thursday disclosed it took steps to dismantle over 50,000 instances of activity...

Will artificial intelligence work instead of accountants?

Compared to paper-based processing, an online system based on machine learning and vision can reduce costs by up...

Microsoft urges admins to patch on-premises Exchange servers

Microsoft urged customers today to keep their on-premises Exchange servers patched by applying the latest supported Cumulative Update...

Must read

Microsoft urges admins to patch on-premises Exchange servers

Microsoft urged customers today to keep their on-premises...

its Gorilla Glass Victus 2 debuts with the Galaxy S23

It was an open secret but it is...