科學家在國際太空站研究複雜塵埃行為

在地球上方四百公里處，研究人員分析了微重力條件下複雜等離子體中的波並且發現這些微粒在各種電場中的表現方式並不統一。

PK-4是歐洲太空總署和俄羅斯聯邦航天局為研究複雜等離子體合作開展的項目。複雜或者塵埃等離子體含有電子、粒子和中性氣體，以及諸如塵埃顆粒等微粒。等離子體中的微粒帶有高電荷並且彼此間發生強烈的相互作用，而這會導致複雜等離子體內的液化甚至結晶行為。此類系統的最重要屬性是對這種物理現象的探究可在單個（微小）粒子水平上進行，從而產生對流體和固態物理學的新見解。

重力會扭曲在地球上開展的最複雜的等離子體試驗，因此國際太空站上的微重力環境使原本不可能的研究得以進行。 2017年2月，來自德國航空航天中心太空材料物理研究所和俄羅斯科學院高溫聯合研究所的科學家觀察了塵埃密度波或者可見聲波穿過複雜等離子體時的行為。

在該試驗中，一片微粒雲在擁有恆定直流的等離子體中漂流並且形成自激波型。此後，放電極被逆轉。儘管場強對於兩個放電極來說幾乎相同，但波型出現分叉：一個新的波峰在微粒雲上方的兩個原有峰之間形成。

最有趣的發現是這些波的速度嚴重依賴於激發它們的電場，科學家期望在可能含有塵埃（比如彗尾中）的天體物理情形下遇到這些類型的波。

很多等離子體過程同樣被用於半導體行業，塵埃對半導體行業造成巨大挑戰，因為粒子可能損害矽片。從今年秋天開始，研究人員計劃另外開展通過轉換放電極改變電場範圍的試驗。

【圖：互聯網；文：節錄自科學網頁；新聞訊息由林景明提供】