Forskare som gör de kallaste plasmorna i universum hittade just ett sätt att göra dem ännu kallare - genom att spränga dem med lasrar.
Forskarna kylde plasman till cirka 50 tusendelar av en grad över absolut noll, cirka 50 gånger kallare än i djupa rymden.
Denna kyliga plasma kunde avslöja hur liknande plasmor uppför sig i mitten av vita dvärgstjärnor och djupt i kärnan i gasplaneter som vår kosmiska granne, Jupiter, rapporterade forskare i en ny studie.
Plasma är en typ av gas, men det är tillräckligt annorlunda för att erkännas som ett av de fyra grundläggande tillstånden av materien (tillsammans med gas, vätska och fast ämne). I plasma har ett betydande antal elektroner separerats från deras atomer, vilket skapar ett tillstånd där fria elektroner zipar runt joner, eller atomer som har antingen en positiv eller negativ laddning.
Temperaturen i naturligt förekommande plasma är vanligtvis mycket hög; till exempel ser plasma på solytan vid 10 800 grader Fahrenheit (6000 grader Celsius). Genom att kyla plasma kan forskare göra mer detaljerade observationer för att bättre förstå dess beteende under extrema förhållanden, som de som rusar våra grannar i gasjätten.
Var mer kylig
Så varför använda lasrar för att hjälpa plasmatillståndet?
"Laserkylningen drar nytta av det faktum att ljus har fart," berättade huvudstudieförfattaren Thomas Killian, professor i fysik och astronomi vid Rice University i Texas, till Live Science. "Om jag har en jon i plasma och jag har en laserstråle som sprider ljuset från den jonen, får varje gång en jon sprider en foton ett tryck i laserstrålens riktning," sade Killian.
Detta innebär att om en laserstråle motsätter sig jonens naturliga rörelse, förlorar varje moment jonen varje gång jonen sprider ljus, vilket bromsar den ner.
"Det är som att gå uppåt eller i melass," sade han.
För sina experiment producerade Killian och hans kollegor små mängder neutral plasma - plasma med ett relativt lika antal positiva och negativa laddningar - förångande strontiummetall och joniserade sedan molnet. Plasman försvann på mindre än 100 miljoner sekund, vilket inte lämnade forskarna mycket tid att svalna den innan den försvann. För att laserkylningen skulle fungera, behövde de förkyla plasma och bromsa ned jonerna ännu mer. I slutändan var den resulterande plasman ungefär fyra gånger kallare än någonsin som någonsin skapats tidigare, rapporterade studieförfattarna.
Att montera bitarna som behövdes för att generera mycket kyld plasma tog cirka 20 år, även om själva experimenten varade mindre än en bråkdel av en sekund - och det fanns tusentals på tusentals experiment som utfördes, sade Killian.
"När vi skapar en plasma lever den bara för ett par hundra mikrosekunder. Varje" gör en plasma, laser-cool den, titta och se vad som hände "är mindre än ett millisekund," sade han. "Det tar dagar och dagar att faktiskt bygga upp tillräckligt med data för att säga, 'Ah, det är så plasma uppför sig.'"
Blir kallare
Studiens resultat inbjuder till många frågor om hur ultrakold plasma kan interagera med energi och materia; Att hitta svar kan hjälpa till att skapa mer exakta modeller av vita dvärgstjärnor och gasjätteplaneter, som har plasma djupt i sina inredningar som beter sig på samma sätt som plasma som kyls i labbet.
"Vi behöver bättre modeller av dessa system så att vi kan förstå planetbildning," sade Killian. "Det här är första gången vi har genomfört ett bordsexperiment där vi faktiskt kan mäta saker att mata in i dessa modeller."
Att skapa plasma som är ännu kallare kan också vara inom räckhåll, vilket kan ytterligare förändra forskarnas förståelse för hur denna mystiska form av materia beter sig, sa Killian till Live Science.
"Om vi kan kyla det till en annan storleksordning, kan vi komma nära förutsägelser om var plasman faktiskt kan bli ett fast ämne - men ett bisarrt fast ämne 10 gånger mindre tätt än något fast material som människor någonsin har gjort," sade Killian.
"Det skulle vara väldigt, väldigt spännande," tillade han.
Resultaten publicerades online torsdag (3 jan) i tidskriften Science.
Redaktörens anmärkning: Den här berättelsen uppdaterades för att korrigera temperaturen på solens yta från 3,5 miljoner grader Fahrenheit (2 miljoner grader Celsius), som representerar stjärnens varmare interiör.
Originalartikel om Levande vetenskap.
