400 kilometer boven de aarde, onderzoekers onderzochten golven in complex plasma onder microzwaartekrachtomstandigheden en ontdekten dat de microdeeltjes zich op niet-uniforme manieren gedroegen in de aanwezigheid van variërende elektrische velden. Ze rapporteren enkele van de eerste bevindingen van het Plasma-Kristall 4 (PK-4) experiment in Fysica van plasma's .

PK-4 is een samenwerking tussen de European Space Agency en de Russian State Space Corporation "Roscosmos" om complexe plasma's te onderzoeken. Complexe of stoffige plasma's bevatten elektronen, ionen en neutraal gas, evenals microdeeltjes zoals stofkorrels. De microdeeltjes worden sterk geladen in het plasma en interageren sterk met elkaar, wat kan leiden tot vloeibaar of zelfs kristallijn gedrag binnen het complexe plasma. De belangrijkste eigenschap van een dergelijk systeem is dat onderzoek naar fysische verschijnselen kan worden uitgevoerd op het niveau van individuele (micro-)deeltjes, waardoor nieuwe inzichten in de vloeistof- en vastestoffysica ontstaan.

Zwaartekracht vervormt de meeste complexe plasma-experimenten op aarde, dus de microzwaartekrachtomgeving op het internationale ruimtestation maakt anders onmogelijk onderzoek mogelijk. In februari 2017, onderzoekers van het DLR-Instituut voor Materiaalfysica in de Ruimte van het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR) en het Gemeenschappelijk Instituut voor Hoge Temperaturen van de Russische Academie van Wetenschappen observeerden stofdichtheidsgolven of zichtbare geluidsgolven terwijl ze door het complexe plasma bewogen.

In het experiment, een microdeeltjeswolk dreef in een plasma met een constante gelijkstroom en vormde zelf opgewekte golfpatronen. Daarna, de ontladingspolariteit was omgekeerd. Hoewel de veldsterkte bijna identiek was voor beide ontladingspolariteiten, de golfpatronen vertoonden vertakkingen:een nieuwe golfkam vormde zich tussen de twee oude toppen in de kop van de microdeeltjeswolk.

"De meest interessante bevinding was dat de snelheid van deze golven sterk afhangt van het elektrische veld, die de golven opwindt, " zei Michail Pustylnik, een auteur op papier. "We verwachten dit soort golven tegen te komen in astrofysische situaties waar je stof zou kunnen hebben - in een kometenstaart, bijvoorbeeld."

"Ook in de halfgeleiderindustrie worden veel plasmaprocessen gebruikt, "Zei Pustylnik. Stof vormt een grote uitdaging voor de halfgeleiderindustrie omdat deeltjes een siliciumwafel tijdens de fabricage kunnen beschadigen. de onderzoekers plannen aanvullende experimenten die het bereik van elektrische velden zullen variëren door de polariteit van de ontlading te veranderen.