Неидеальная плазма на службе общества

На научно-координационной сессии в РАН физики решали, за какими исследованиями в области  неидеальной плазмы будущее.

Что такое плазма, большинству из нас представить трудно. Нет, речь не о плоских телевизорах, речь о том состояние вещества, в котором находится 95% материи во вселенной. Звезды, планеты-гиганты Солнечной системы, черные дыры ― почти всё в мироздании существует именно и в этом экзотическом состоянии, в состоянии плазмы. Точнее, в состоянии так называемой неидеальной плазмы. Плазма представляет собой большое число заряженных частиц, характеризующихся значительной коллективной динамикой, а если говорить проще, плазма ― это  газ. Но не простой, а ионизованный.  В процессе ионизации газ приобретает совершенно новые свойства, которые и придают ему особое агрегатное состояние. А неидеальной называют плазму с очень высокой плотностью, то есть сжатую настолько сильно, что в ней становятся важны эффекты взаимодействия частиц.

Наша планета ― всего лишь один из маленьких твердых островков в бесконечном плазменном мирe. Встретить плазму на Земле в естественных условиях крайне сложно. Под понятие «естественная плазма»  подходят всего несколько «живых» примеров. Самый яркий  из них ― северное сияние. Это знакомое многим красивое зрелище напрямую связанное  с плазменными явлениями, поскольку возникает вследствие бомбардировки верхних слоев атмосферы заряженными частицами, движущимися к Земле из околоземного космического пространства, называемого плазменным слоем. Другие известные проявления плазмы в природе ― это огонь (фактически это низкотемпературная плазма) и грозовая молния.

Неидеальная плазма возникает при воздействии на вещество ударных, электровзрывных или детонационных волн под воздействием концентрированного лазерного, ионного или электронного потоков. Примеров образования неидеальной плазмы много, хотя неспециалисту представить их так же непросто, как и состояние звезд или черных дыр. Неидеальная плазма возникает, например, в эпицентре ядерного или химического взрыва, при гиперзвуковом движении тел в плотных атмосферах планет, словом, в ситуациях, характеризующихся экстремальными давлениями и температурами.    

Изучению этого состояния материи была посвящена двухдневная научно-координационная сессия «Исследования неидеальной плазмы», прошедшая в Российской академии наук. На традиционной (в этом году она прошла уже в 20-й раз) конференции более 50 именитых и молодых ученых России рассказали о последних достижениях и разработках в области неидеальной плазмы. Председателем научной сессии выступил президент РАН Владимир Фортов, посвятивший свою научную карьеру изучению физики мощных ударных волн в плотной плазме и экстремальным состояниям вещества. Сопредседателем был Игорь Иосилевский, ведущий научный сотрудник объединенного Института высоких температур РАН, подготовивший доклад об энтальпийных и энтропийных фазовых переходах в веществе экстремальных параметров.

Исследований плазменного состояния вещества требуют особых лабораторных условий, и этот, казалось бы, узкий раздел физики приковал к себе внимание ученых в начале 2000-х годов, когда появилась возможность ставить импульсные эксперименты на установках, способных вырабатывать высокие удельные концентрации энергии. Со временем  физикам удалось убедить коллег и общество не только в научной важности исследований, но и в их практической пользе. За  последнее десятилетие сфера применения плазменных технологий сильно расширилась, и сегодня знания в области плазмы высокого сжатия используют при создании большого количества вещей в самых разных областях ― от плазменных ускорителей до обыкновенных бытовых окон. Концепция физики плазмы стала применяться в сфере экологии ― для сжигания отходов в плазменных пушках, поскольку не образует вредных газов. Плазмой можно даже очищать воду (правда, в России эта технология пока широко не используется). На концепции неидеальной плазмы построена работа импульсных термоядерных реакторов, мощных взрывомагнитных и магнитогидродинамических генераторов, некоторых ракетных двигателей, СВЧ-реакторов, плазмотронов, мощных источников оптического и рентгеновского излучения и многих других востребованных разработок.

Сегодня кафедра физики плазмы есть почти в каждом техническом вузе России, но далеко не везде есть условия для проведения научных экспериментов. Поэтому для обмена опытом между научно-исследовательскими институтами, а также для координации работ в области неидеальной плазмы Российская Академия наук с 1968 года проводит в Москве научные сессии по этой тематике. Организатором и председателем первой сессии был член-корреспондент РАН Ивлев В.М., а сопредседателем ― член-корреспондент Биберман Л.М. В последние 20 лет председателем и главным организатором сессии является президент РАН, академик Владимир Фортов.

В этом году, как обычно, ученые рассказали коллегам о своих исследованиях, подвели промежуточные итоги еще одного этапа работы. Главным результатом сессии станет отбор наиболее перспективных исследований, которые продолжат получать финансовую поддержку.

http://scientificrussia.ru/articles/neidealnaya-plazma-na-sluzhbe-obshch...

Категории: