Topological امواج ممکن است کمک در درک پلاسما سیستم

نزدیک به 50 سال پیش در دانشگاه براون فیزیکدان مایکل Kosterlitz و همکارانش با استفاده از ریاضیات توپولوژی — مطالعه چگونه اشیاء را می توان تغییر شکل توسط کشش یا پیچش اما نه پاره شدن و یا شکستن — برای توضیح گیج کننده و تغييرات فاز در انواع خاصی از ماده است. کار برنده Kosterlitz سهم 2016 جایزه نوبل در فیزیک و منجر به کشف topological پدیده در انواع سیستم های از فیلم های نازک که انجام برق تنها در اطراف لبه های خود را به عجیب و غریب که انتشار امواج در اقیانوس ها و جو در زمین استوا.

در حال حاضر یک تیم از محققان دیگری از جمله قهوه ای فیزیکدان جدید اضافه کرده است topological پدیده به لیست در حال رشد. در جدید نظری تحقیقات این تیم نشان می دهد که امواج الکترومغناطیسی از topological مبدا باید در حال حاضر در سطح محیط — داغ سوپ از گاز یونیزه. اگر این نظریه درست ثابت می کند کسانی که در امواج می تواند به ارائه یک راه جدید برای دانشمندان برای بررسی خواص پلاسما که در همه چیز از فلورسنت lightbulbs به ستاره.

این پژوهش به رهبری جفری پارکر یک دانشمند محقق در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور در همکاری با براد استراليايي یک استاد فیزیک در قهوه ای و دیگران. مقاله منتشر شده در Physical Review Letters.

این امواج به نام گازی پلاسمون polaritons تبلیغ همراه رابط پلاسما و اطراف آن زمانی که سیستم در معرض یک میدان مغناطیسی قوی. Marston می گوید که چه جالب در مورد این امواج این است که آنها “topologically حفاظت شده” به این معنی که آنها ذاتا موجود در سیستم و مقاوم به حال پراکنده توسط ناخالصی است.

“هر زمان که شما یک موج است که محافظت در برابر پراکندگی این معنی است که آنها می تواند دست نخورده باقی بماند بیش از یک فاصله طولانی” Marston گفت. “به عنوان یک موضوع عملی ما امیدوار است که این می تواند مورد استفاده قرار گیرد برای تشخیص پلاسما متحده است. یکی از مشکلات بزرگ در فیزیک پلاسما است که به شکل دولت از پلاسما بدون اخلال در آن است. اگر شما در یک پروب شما در حال رفتن برای اخلال در سیستم. ما ممکن است قادر به استفاده از این امواج به تشخیص دولت از پلاسما بدون اخلال در آن است.”

یک راه فکر کردن به topological حفاظت Marston می گوید چیزی است که شناخته شده به عنوان توپ مودار قضیه. تصور کنید که یک توپ تحت پوشش در موهای بلند. اگر یکی بود به سعی کنید به شانه آن موهای پایین همیشه وجود خواهد داشت حداقل یک نقطه بر روی توپ که در آن موها دروغ نمی گم ،

“این نقطه همیشه وجود دارد” Marston گفت. “شما می توانید آن را حرکت در اطراف, اما تنها راه برای خلاص شدن از آن به پارگی برخی از مو. اما محرومیت چیزی خشونت آمیز مانند که اگر شما فقط دستکاری آن را به طور مداوم و بدون پاره شدن هر چیزی همیشه وجود دارد رفتن به یک گرداب.”

همیشه در گرداب روی توپ مودار ریاضی مشابه امواج در پلاسما سطح Marston می گوید.

“در این مورد وجود دارد همیشه یک گرداب اما در موج-تعداد فضا, طول موج های مختلف امواج,” او گفت:. “این یک کمی انتزاعی تر از فضای واقعی اما ریاضی است که تا حد زیادی مشابه است.”

داشتن وزین نظری پایه و اساس این امواج گام بعدی این است که برای انجام آزمایش به تایید می کنند که آنها واقعا وجود دارد. Marston و همکارانش به تازگی موفق به کسب یک دانه گرانت از قهوه ای به کمک به آنها برای انجام درست آن. با کمک محققان در دانشگاه UCLA پایه فیزیک پلاسما مرکز Marston و همکارانش برنامه ریزی برای انجام آزمایش برای تشخیص این امواج است.

در نهایت Marston امیدوار است که کشف این امواج می تواند یک مزیت برای فیزیک پلاسما کمک به دانشمندان برای درک بهتر و کنترل سیستم های پلاسما. یکی از عمده منطقه Marston علاقه مند است در پلاسما راکتورهای همجوشی. از جمله راکتور می تواند یک روز مهار همجوشی هسته ای برای تولید فراوانی از انرژی پاک اما تا کنون پلاسما سیستم ثابت کرده اند سخت به کنترل.

“در دراز مدت ما امیدواریم که این می تواند تاثیر در همجوشی انرژی” Marston گفت. “اگر ما می توانید با استفاده از این امواج برای تشخیص متحده از محیط آن ممکن است کمک در طراحی یک رآکتور گداخت که پایدار و قادر به تولید انرژی است.”

اما در حال حاضر Marston و همکارانش به دنبال به جلو به انجام آزمایش های خود را.

“اگر ما می تواند نشان دهد این چیزها تجربی افراد در پلاسما جامعه خواهد شد و امیدوارم شروع به پرداخت نزدیک توجه به این ایده” او گفت:.

دیگر نویسندگان در این مقاله به استیون Tobias و Ziyan زو.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de