בדיקת פלזמה ב- MAST tokamak, תא היתוך פלזמה. (Dobbin74/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0) 
דרך חדשה לסיווג פלזמה ממוגנטת הובילה לגילוי של 10 שלבים טופולוגיים שלא היו ידועים בעבר של פלזמה.
למידה נוספת על השלבים הללו, ובמיוחד על המעברים ביניהם, יכולה לעזור לפיסיקאי הפלזמה לרדוף אחרי הלוויתן הלבן של האנרגיה - היתוך פלזמה . הסיבה לכך היא שהמעברים ביניהם תומכים במצבי קצה, או גלים במפגש בין משטחי הפלזמה.
ריגושים אקזוטיים אלה יכולים להרחיב את השימושים המעשיים הפוטנציאליים לפלזמה ממוגנטת.
'ממצאים אלה יכולים להוביל ליישומים אפשריים של עירורים אקזוטיים אלה בחלל ובפלזמות מעבדה,' אמר הפיזיקאי Yichen Fu של פרינסטון מעבדת פיזיקת פלזמה (PPPL).
'השלב הבא הוא לחקור מה המעוררים הללו יכולים לעשות וכיצד ניתן לנצל אותם.'
מחקרים אחרונים החלו לשקול את הפלזמה מבחינה טופולוגית, כלומר לחקור את צורות הגלים שבתוכה.
עם זאת, השלבים הטופולוגיים בפלזמה ממוגנטת קרה, והמעברים ביניהם, לא נחקרו באופן מקיף. זה חשוב, כי זה יכול לעזור לנו להבין איך פלזמה מקיימת אינטראקציה עם עצמה.
תרשים של השלבים הטופולוגיים. (Fu & Qin, Nature Communications, 2021)
פו ועמיתו, הפיזיקאי PPPL Hong Qin, ביקשו לתאר מתמטית את השלבים הטופולוגיים של פלזמה קרה בשדה מגנטי אחיד. הם מצאו 10 שלבים חדשים שונים, מופרדים על ידי מצבי קצה - הגבול בין שני אזורים שונים מבחינה טופולוגית בתוך הפלזמה. מחקרים מספריים אימתו את הממצאים של הזוג.
'הגילוי של 10 השלבים בפלזמה מסמן התפתחות ראשונית בפיזיקה של הפלזמה,' אמר צ'ין .
״השלב הראשון והעיקרי בכל מאמץ מדעי הוא לסווג את האובייקטים הנחקרים. כל תכנית סיווג חדשה תוביל לשיפור בהבנה התיאורטית שלנו ולהתקדמות הטכנולוגית לאחר מכן.'
מה עשויות להיות ההתקדמות הללו אינה משוערת בעיתון, אבל יש כמה אפשרויות מעניינות. פלזמה נקראת לעתים קרובות הרביעית מצב צבירה , גז שבו אלקטרונים הופשטו מהאטומים שבו, ויוצרים חומר מיונן.
הוא מצוי בשפע בחלל - למעשה, זהו מצב החומר המצוי בכוכבים, שהוא המפתח לטכנולוגיית פלזמה פוטנציאלית.
עמוק בתוך ליבות הפלזמה שלהם, כוכבים מתמזגים גרעינים ליצירת יסודות כבדים יותר, תהליך שיוצר כמויות עצומות של אנרגיה. מדענים היועובדים לקראת היתוך פלזמה כאן על כדור הארץכצורה של הפקת אנרגיה שתהיה נקייה ובלתי מוגבלת למעשה.
כפי שאתה יכול לדמיין, זהוקשה מאוד. אנחנו צריכים להיות מסוגלים לשמור על פלזמה יציבה בטמפרטורות חמות יותר מהשמש למשך זמן מספיק כדי להפיק ולהפיק אנרגיה. ישמכשולים רבים, ולכן אנחנו די רחוקים מהמטרה הזו - אבל הבנה טובה יותר של פלזמה יכולה רק לקרב אותנו.
מחקר זה מהווה צעד בכיוון זה.
'ההתקדמות החשובה ביותר במאמר היא הסתכלות על פלזמה על סמך התכונות הטופולוגיות שלה וזיהוי השלבים הטופולוגיים שלה,' אמר פו .
'בהתבסס על השלבים הללו אנו מזהים את התנאים ההכרחיים והמספיקים לעוררות של גלים מקומיים אלה. לגבי האופן שבו ניתן ליישם את ההתקדמות הזו כדי להקל על מחקר אנרגיית היתוך, עלינו לברר״.
המחקר פורסם ב תקשורת טבע .