莫斯科物理技术研究所和俄罗斯科学院高温联合研究所的科学家解释了印度同事在等离子体尘埃系统中获得的不寻常效果。实验表明，在一定条件下，宏观尘埃粒子自组织形成有序和无序相共存的独特结构。该系统可以作为研究活性物质特性的实验试验场。
使用计算机模拟方法对有序和无序区域之间的界面计算结构的结果进行可视化
研究结果发表在《科学报告》杂志上。等离子体是一种电离气体，是物质的四种经典状态之一。这种气体含有自由电子和离子——正负离子。具有所谓凝聚分散相的等离子体是其中还存在额外的微米级粒子的等离子体。
这些粒子（因其大小而被称为尘埃）带电到非常大的电荷值并相互相互作用，就像经典物质中的原子一样。在地球的电离层、空间物体、芯片蚀刻和热核聚变的技术装置中，当然还有实验室中，都有这样的尘埃系统。
俄印科学团队发现，这样一个复杂的等离子体系统在一定条件下可以表现出活性物质的独特特性，其中微米级粒子将环境能量转化为流动性，从而变得活跃。
“在实验中，我们的印度同事发现，在某些条件下，宏观尘埃粒子自组织成一种结构，有序和无序区域相互静止共存，类似于物质的结晶相和液相。反过来，使用理论方法，我们能够证明，发现效应的原因是等离子体中的尘埃粒子表现出所谓的活性物质的特性，并将周围等离子体的能量转化为能量的能力。自己的议案。
这是由于牛顿第三定律在尘埃粒子子系统中的正式不满足，尽管事实上在整个系统中，除了尘埃粒子和周围等离子体的粒子之外，牛顿第三定律是该研究的合著者弗拉迪斯拉夫·尼古拉耶夫（Vladislav Nikolaev）说。
莫斯科物理技术学院的一组作者。从左到右：Daniil Kolotinsky、Alexey Timofeev、Vladislav Nikolaev
为了模拟等离子体中微米粒子的实验结构，莫斯科物理技术研究所和 JIHT RAS 的员工使用超级计算机方法，可以在尘埃粒子的宏观水平和等离子体的微观水平上描述系统离子和电子。作为这种多尺度方法实施的一部分，编写了一个程序代码以在使用现代图形加速器的高性能计算机上运行计算。
据研究人员称，为了解决描述带电粒子系统动力学这样一个看似简单的问题，莫斯科物理与技术研究所的超级计算机和 JIHT RAS 需要进行数周的连续计算。结果，超级计算机建模使得解释等离子体中微米粒子结构的自组织效应成为可能，其中在系统中观察到经典物质中晶体和液体之间界面的类似物。
“所描述的效果使我们可以观察到尘埃粒子的非平衡非理想系统中各相的稳定共存。与原子系统不同，这种系统中的过程可以在动力学水平上进行研究，由于尘埃颗粒之间的距离很大，甚至可以用肉眼看到系统。具有凝聚分散相的等离子体中的相变已经研究了大约 30 年，然而，在我们的工作中，首次通过实验创建和理论上解释了等离子体 - 尘埃系统，其中不同区域的尘埃粒子系统表现出不同程度的研究负责人、莫斯科研究所“凝聚态和生命系统的计算物理”项目副负责人 Aleksey Timofeev 总结道。 JIHT RAS 物理与技术博士和研究副主任。
据研究人员称，这项工作的结果非常重要，因为它们构成了使用尘埃等离子体作为研究活性物质特性的实验试验场的基础。这项工作的实际意义在于，所获得的结果可用于描述芯片蚀刻技术装置的等离子体中带电粒子的行为，以及解决将带电粒子限制在各种静电阱中的问题。配置。这种陷阱被积极用于捕获离子，包括在产生反物质时。
