400 chilometri sopra la Terra, i ricercatori hanno esaminato le onde nel plasma complesso in condizioni di microgravità e hanno scoperto che le microparticelle si comportavano in modo non uniforme in presenza di campi elettrici variabili. Riportano alcuni dei primi risultati dell'esperimento Plasma-Kristall 4 (PK-4) in Fisica dei Plasmi .

PK-4 è una collaborazione tra l'Agenzia spaziale europea e la Russian State Space Corporation "Roscosmos" per studiare plasmi complessi. I plasmi complessi o polverosi contengono elettroni, ioni e gas neutro, così come le microparticelle come i granelli di polvere. Le microparticelle diventano altamente cariche nel plasma e interagiscono fortemente tra loro, che può portare a un comportamento liquido o addirittura cristallino all'interno del plasma complesso. La proprietà più importante di un tale sistema è che le indagini sui fenomeni fisici possono essere eseguite a livello di singole (micro)particelle consentendo nuove intuizioni sulla fisica dei fluidi e dello stato solido.

La gravità distorce i più complessi esperimenti sui plasmi sulla Terra, quindi l'ambiente di microgravità sulla Stazione Spaziale Internazionale consente ricerche altrimenti impossibili. A febbraio 2017, i ricercatori del DLR-Istituto di fisica dei materiali nello spazio presso il Centro aerospaziale tedesco (DLR) e l'Istituto congiunto per le alte temperature dell'Accademia delle scienze russa hanno osservato onde di densità di polvere o onde sonore visibili mentre si muovevano attraverso il complesso plasma.

Nell'esperimento, una nuvola di microparticelle è andata alla deriva in un plasma con una corrente continua costante e ha formato modelli d'onda autoeccitati. Dopo di che, la polarità di scarica è stata invertita. Sebbene l'intensità del campo fosse quasi identica per entrambe le polarità di scarica, i modelli d'onda hanno mostrato biforcazioni:una nuova cresta d'onda si è formata tra le due vecchie creste nella testa della nuvola di microparticelle.

"La scoperta più interessante è stata che la velocità di queste onde dipende fortemente dal campo elettrico, che eccita le onde, " ha detto Mikhail Pustylnik, un autore sulla carta. "Ci aspettiamo di incontrare questo tipo di onde in situazioni astrofisiche in cui potresti avere polvere, in una coda di cometa, Per esempio."

"Molti processi al plasma sono utilizzati anche nell'industria dei semiconduttori, " ha detto Pustylnik. La polvere pone grandi sfide per l'industria dei semiconduttori perché le particelle possono danneggiare un wafer di silicio durante la produzione. A partire da questo autunno, i ricercatori stanno pianificando ulteriori esperimenti che varieranno la gamma dei campi elettrici invertendo la polarità della scarica.