Вездесущая плазма. Кристаллы из пыли.

С одной стороны кажется, что агрегатное состояние не является чем-то абстрактным. Логично посудить, что вода, застывшая в лёд, будет твёрдой, а та, что испарилась в воздух — вообще не иметь формы. И я говорю именно о воде, а не о концепции превращения. Но вы когда-нибудь видели жидкий газ? Или кристалл, структура которого никогда не повторяется? Что, если я скажу, что агрегатное состояние, уже будучи им, может принимать самые разные формы в условиях космической невесомости?

Как я рассказывала в прошлой статье, плазма состоит из атомов и электронов, оторванных друг от друга. Они летают в одном хаотичном "супе".

Эти же электроны, имея маленький заряд, довольно слабы и летают как в обыкновенном газе. По закону Кулона, если мы увеличим заряд, например, в 10 000 раз, то сила расталкивания обоих взаимодействующих тел вырастет в квадрат раз (то есть 100 миллионов!). Тогда бы электроны не смогли летать свободно, застряли в пространстве и образовали решётку.

Но просто жахнуть не получится, они столько не выдержат. Значит, жахнем что-нибудь другое, а именно внедрённые частички пыли.

Пылевая плазма

Когда инородное тельце, огромное по меркам микромира, попадает в плазму, его тут же начинают облеплять электроны (они быстрее, чем ионы). Набирается огромный суммарный отрицательный заряд. Пылинки становятся доминирующими носителями. Здесь ключевую роль играет микрогравитация: она компенсирует тяжесть пылинок, и они сами выстраиваются в упорядоченную решётку.

Квазикристаллы

Представьте решётку твёрдого тела с зафиксированными рядами, которые находятся в порядке, но одновременно с этим никогда не повторяются!

При определенных условиях (соотношении температуры, давления газа и заряда) микрочастицы вместо привычной гексагональной решетки (плазменного кристалла) выстраиваются в квазикристалл с запрещенными осями симметрии.

Любое вещество может стать плазмой

Даже металл, камень или вода. Вот, как это происходит:

— Нагрев: при сильном росте температуры тепловое движение разрушает связь между атомами и электронами.

— Ионизация: собственно, само разделение.

Кстати, плазма не всегда может быть горячей. Это зависит от способа ионизации: например, внешний электрический ток выбивает электроны своими собственными. Более того, плазма остаётся прохладной, даже если электроны имеют температуру в 2000°C! Всё потому, что они слишком малы, чтобы передать кинетическую энергию и тепло просунутой руке или чему-либо другому. В то же время ионы, будучи тяжёлыми и неповоротливыми, почти не разгоняются, и остаются комнатной температуры.