科学家在国际空间站研究复杂尘埃行为

根据我们的报告，在地球上方400公里处，研究人员分析了微重力条件下复杂等离子体中的波，发现这些粒子在各种电场中的表达并不一致。他们在隶属于美国物理联合会出版集团的《等离子物理》杂志上报道了“等离子晶体4”(PK-4)实验的一些初步发现。

PK-4是欧空局和俄罗斯联邦航天局研究复杂等离子体的一个合作项目。复杂或多尘的等离子体包含电子、粒子和中性气体，以及像尘埃粒子这样的粒子。等离子体中的粒子带很高的电荷，相互之间相互作用很强，这将导致复杂等离子体中的液化甚至结晶。这种系统最重要的属性是，对这种物理现象的探索可以在单个(微小)粒子的水平上进行，从而产生对流体和固体物理学的新见解。

重力扭曲了在地球上进行的最复杂的等离子体实验，因此国际空间站上的微重力环境使得原本不可能的研究成为可能。2017年2月，德国航空航天中心空间材料物理研究所和俄罗斯科学院高温联合研究所的科学家观察了尘埃密度波或可见声波通过复杂等离子体时的行为。

在这个实验中，一团粒子以恒定的直流电在等离子体中漂移，并形成了一种自冲击波模式。此后，放电电极反转。虽然两个放电电极的场强几乎相同，但波形会分叉:在粒子云上方的两个原始波峰之间会形成一个新的波峰。

“最有趣的发现是，这些波的速度在很大程度上取决于激发它们的电场。”该论文的作者之一米哈伊尔·普斯特尼克(Mikhail Pustylnik)说，“我们预计在可能包含尘埃的天体物理环境中会遇到这类波，比如在彗星的尾部。”

"许多等离子体工艺也用于半导体工业."普斯特尼克说，灰尘给半导体工业带来了巨大的挑战，因为微粒会损坏硅片。从今年秋天开始，研究人员计划进行另一项实验，通过切换放电电极来改变电场范围。(宗华)

相关论文信息:https://doi.org/10.1063/1.5040417

中国科学新闻(2018-08-14，第二版国际)