400 kilometer över jorden, forskare undersökte vågor i komplex plasma under mikrogravitationsförhållanden och fann att mikropartiklarna uppförde sig på ojämna sätt i närvaro av olika elektriska fält. De rapporterar några av de första fynden från Plasma-Kristall 4 (PK-4) -experimentet i Plasmas fysik .

PK-4 är ett samarbete mellan European Space Agency och Russian State Space Corporation "Roscosmos" för att undersöka komplexa plasma. Komplexa eller dammiga plasma innehåller elektroner, joner och neutral gas, liksom mikropartiklar som dammkorn. Mikropartiklarna blir högt laddade i plasma och interagerar starkt med varandra, vilket kan leda till flytande eller till och med kristallint beteende inom det komplexa plasmat. Den viktigaste egenskapen för ett sådant system är att undersökningar av fysiska fenomen kan utföras på den individuella (mikro-) partikelnivån, vilket möjliggör nya insikter om vätske- och fastfasfysik.

Tyngdkraften snedvrider de mest komplexa plasmaexperimenten på jorden, så mikrogravitationsmiljön på den internationella rymdstationen möjliggör annars omöjlig forskning. I februari 2017, forskare från DLR-Institute of Materials Physics in Space vid German Aerospace Center (DLR) och Joint Institute for High Temperatures vid Russian Russian Academy of Sciences observerade dammdensitetsvågor eller synliga ljudvågor när de rörde sig genom den komplexa plasman.

I experimentet, ett moln med mikropartiklar drev i en plasma med konstant likström och bildade självuttryckta vågmönster. Efter det, urladdningspolariteten var omvänd. Även om fältstyrkan var nästan identisk för båda urladdningspolariteterna, vågmönstren uppvisade bifurkationer:En ny vågkamm bildades mellan de två gamla topparna i huvudet på mikropartikelmolnet.

"Det mest intressanta fyndet var hastigheten på dessa vågor beror starkt på det elektriska fältet, vilket är spännande vågorna, "sade Mikhail Pustylnik, en författare på tidningen. "Vi förväntar oss att stöta på den här typen av vågor i astrofysiska situationer där du kan ha damm - i en kometisk svans, till exempel."

"Många plasmaprocesser används också inom halvledarindustrin, "Sa Pustylnik. Damm utgör stora utmaningar för halvledarindustrin eftersom partiklar kan skada en kiselskiva under tillverkningen. Från och med denna höst, forskarna planerar ytterligare experiment som kommer att variera räckvidden för elektriska fält genom att växla urladdningens polaritet.