В научно-фантастических произведениях часто изображается плазменное оружие, стреляющее сгустками ионизированной плазмы высокой температуры. Несмотря на то, что плазма является одним из пожалуй наиболее сложных состояний материи, её существование на Земле ограничено весьма кратковременными явлениями, такими как разряды молний, а также искусственными условиями в неоновых вывесках, плазменных экранах и научных установках. Недавно исследователям из Калифорнийского технологического института удалось получить стабильные кольца плазмы на открытом воздухе. Для этого была использована простая методика: тонкая струя воды под высоким давлением и пластина из специального кристаллического материала. Обычно плазма создаётся путем нагревания вещества до чрезвычайно высоких температур, что приводит к отрыву электронов от атомов и образованию “супа” из ионов и свободных электронов.
Такая плазма называется высокотемпературной плазмой и именно ее ученые пытаются получить и стабилизировать в камерах термоядерных реакторов.
Также существует и холодная плазма, которая получается путем ионизации газа под воздействием электрического поля. Именно такая плазма находится в трубках неоновых вывесок и за счет ее создания работают космические ионные двигатели.
Плазма, которую удалось получить на открытом воздухе ученым из Калифорнии, относится к новому третьему типу. Расщепление молекул воды на атомы и ионизация атомов производится за счет высокой кинетической энергии движения струи воды и взаимодействия молекул с атомами кристаллической решетки пластины. В отличие от других попыток создания плазменных сгустков в атмосфере, которые существовали не более 10 миллисекунд, “водяные” плазменные кольца могут существовать сколь угодно долго до тех пор, пока в кристаллическую пластину будет бить струя воды, являющаяся источником энергии.
Струя воды, которая бьет в пластину, имеет диаметр 85 микронов. Давление в 9 тысяч psi (порядка 630 атмосфер) разгоняет струю воды до скорости 305 метров в секунду. Ученые сравнивают это со струей воды, толщиной с человеческий волос, двигающейся со скоростью летящей пули.
“Некоторые из наших коллег утверждали, что создание стабильной плазмы на открытом воздухе является невозможным” – рассказывает Франсиско Перейра (Francisco Pereira), один из исследователей, – “Но нам удалось создать кольцо стабильной плазмы и поддерживать его столько, сколько нам это необходимо. При этом, мы не нуждаемся ни в вакууме, ни в магнитном поле или еще чем-нибудь другом”.
Пока еще трудно сказать, как может быть использован на практике новый метод создания плазмы. Тем не менее, считают ученые, этот метод может оказаться очень полезным для проведения исследований в области плазменной физики, а на практике его использование просматривается в области аккумулирования и хранения энергии.
