Mikron boyutundaki parçacıklar bir plazmada yaşadıklarında, yüklü hale gelirler ve plazmanın elektronları ve iyonları gibi elektrik alanlarına duyarlı hale gelirler. Daha ağır olduklarından, parçacıklar daha yavaş tepki verirler. Ayrıca yerçekimine karşı da daha hassastırlar. Tozlu plazmalar, harici bir elektrik alanı uygulandığında parçacıkların sicim benzeri kümeler (SLC’ler) halinde toplanması da dahil olmak üzere kolektif davranışlar sergiler. SLC’ler ilk olarak 15 yıl önce rapor edildi, ancak araştırmacılar tam olarak nasıl geliştikleri konusunda karanlıkta kaldılar. Şimdi Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’nden Eshita Joshi ve meslektaşları, oluşumlarından hangi kuvvetlerin sorumlu olduğunu buldular.
Plazma Hareketlerinin Anlaşılması
Tozlu bir plazmaya elektrik alanı uygulandığında, iyonlar parçacıkların bir tarafında toplanma eğilimi göstererek bir yük dengesizliğine yol açar. Elektrik alanının yönü boyunca parçacıklar arasındaki itme kuvveti bu dengesizliğin bir sonucu olarak azalır. İtme kuvvetindeki bu azalmanın parçacıkları SLC’ler halinde hizalamak için yeterli olması mümkündür. Teorik beklentilere göre, iyonlar da parçacıklar arası çekim yoluyla SLC’ler oluşturabilir. Aslında, tozlu plazmaların sıvı analogları olan elektroreolojik sıvılar, uzun menzilli çekimin bir sonucu olarak SLC’ler oluşturur.
Joshi ve meslektaşları, SLC’lerde hangi parçacıklar arası kuvvetlerin baskın olduğunu belirlemek için Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki Plasmakristall-4 laboratuvarında bir deney gerçekleştirdi. Bilgisayarlardaki simülatörler de kullanıldı. Her iki yöntemde de plazmaya bir AC elektrik alanı uygulandı; 500 Hz olan frekansı, parçacıkların salınımlara tepki vermesi için çok yüksek, ancak iyonların bunu yapması için yeterince düşüktü. Ayrıca, SLC’lerin ayrılıp yeniden birleşmesine izin vermek için alanı periyodik olarak kapattılar. Her iki teori de sicimlerin oluşması için daha az itmenin gerekli olduğu konusunda hemfikirdi.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v16/s21
