Современная электроника №3/2026

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 49 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 3 / 2026 Рис. 2: а) следы микрочастиц, движущихся самоорганизующимся образом, на стенках разрядной камеры в криогенной плазме постоянного тока при T = 2,7 К; б) модель центральной части спиральной структуры криогенной плазмы, основанная на результатах экспериментов 64 клеток, заключённых в общую сли- зистую сферу [6]. Методологические ограничения данного подхода отмечались рядом исследователей. Так, физик David Brin пишет, что: «… хотя эта статья Роуна Джозефа интересна и увлекательна для чтения и демонстрирует амби- циозное стремление, которое делает честь доктору, в ней есть несколько вопиющих недостатков. Главный из них заключается в том, что эта ста- тья создаёт притянутую за уши тео- рию…» [12]. Эта вводная информация позволя- ет понять метод исследования, кото- рый использовался авторским коллек- тивом работы [1] для интерпретации видеоматериалов, полученных во вре- мя полёта шаттла STS-75, тридцатилет- ний юбилей которого поклонники кос- монавтики отмечают 22 февраля 2026 года. Пылевая плазма Поскольку в начале своей статьи [1] авторы приводят краткий обзор обще- признанных научных фактов из обла- сти физики атмосферной пылевой плазмы, для оценки их выводов необ- ходимо обратиться к физике сложной плазмы. В частности, Джозеф цитирует рабо- ты известного российского физика- теоретика Вадима Николаевича Цито- вича, одного из ведущих специалистов по физике неравновесной плазмы, который двадцать лет назад сформу- лировал базовые свойства пылевой плазмы [13]. Пылевая плазма (Dusty Plasma) пред- ставляет собой ионизированный газ, содержащий электроны, ионы и твёрдые заряженные микрочастицы (пыль). Упрощённая схема процесса получения пылевой плазмы в лабо- раторных условиях выглядит следу- ющим образом. Экспериментальная установка пред- ставляла собой газоразрядную каме- ру, заполненную инертным газом при низком давлении порядка 10 пА. Если подать на её электроды напряжение и медленно его увеличивать, то снача- ла атомы и молекулы газа будут пре- вращаться в ионы и электроны. При определённом напряжении возникнет тлеющий разряд. То есть молекулы и ионы будут диссоциировать на соот- ветствующих электродах. Затем нам нужно «впрыснуть» в камеру микро- частицы диэлектрика с высоким коэф- фициентом ионизации, такие как, например, диоксид церия. Эти части- цы, взаимодействуя с ионами и элек- тронами плазмы, будут заряжаться. Таким образом получим заряженные частицы, левитирующие в плазме за счёт равновесия гравитационных и кулоновских сил. Следует чётко различать два типа лабораторной пылевой плазмы: «кри- огенную» и «комнатную». Например, в ранних работах российских экспе- риментаторов (2005 г.), на результаты которых ссылается В.Н. Цитович, изу- чалась криогенная пылевая кристал- лическая плазма, возникающая при тлеющем газовом разряде в гелии при температуре около 4,2 К. С другой стороны, современное экс- периментальное лабораторное обору- дование позволяет получать пылевую плазму при тлеющем разряде в благо- родном газе (Ar) при комнатной темпе- ратуре. Такая плазма получила назва- ние «холодная пылевая плазма» (Cold Dusty Plasma). В этой плазме темпера- тура электронов составляет примерно 1–5 эВ, а сам реактор находится при комнатной температуре. Слово «холод- ная» (Cold) здесь подчёркивает отли- чие от «горячей» плазмы, температу- ра которой находится в районе 100°C. Высокотемпературная плазма (High Temperature Plasma), реализующая- ся в процессе термоядерного синте- за, имеет температуру выше милли- она градусов Цельсия. В качестве примера установки для исследования криогенной пылевой кристаллической плазмы можно привести работы советских учёных. Например, установка Сергея Антипо- ва из АН СССР работала следующим образом [14]. На первом этапе орга- низовывался стандартный тлеющий разряд в гелии при низком давлении (10…100 Па) и комнатной температуре. При этом использовалась примерно такая же схема, как и описанная выше. На следующем этапе в плазму вводи- ли микрочастицы размером несколь- ко микрон, состоящие из диэлектри- ков или оксидов типа двуокиси церия. На следующем этапе реакторную трубку охлаждали с помощью жид- кого азота до температуры около 77 K, а затем с помощьюжидкого гелия дово- дили температуру до примерно 4,2 K. Подавление теплового движения способствовало усилению кулоновско- го взаимодействия, в результате чего в районе электродов начинали ска- пливаться слоистые структуры с кон- центрацией примерно 109 частиц на кубический сантиметр. Наряду с этим межчастичное расстояние станови- лось сравнимым с радиусом экрани- рования, и кулоновское отталкивание между частицами начинало домини- ровать над тепловым движением. Это условие было ключевым для начала процесса кристаллизации (параметр связи Γ >> 1). Вся система постепен- но переходила в кристаллоподобное состояние, где частицы занимали почти регулярные позиции с малой амплитудой колебаний вокруг равно- весных мест. В результате образовыва- лась так называемая самоорганизую- щаяся кулоновская плазма. Поскольку Dusty Plasma является открытой систе- мой с неравновесными процессами, сопровождающимися обменом энер- гией, она стремится к переходу в состо- яние с упорядоченными структурами (Plasma Crystals, Chains, Helices). Таким образом, самоорганизация возникает благодаря неравновесным процессам, обусловленным балансом электро- статических взаимодействий, инер- ционных эффектов и динамических возмущений. Некоторые конфигура- ции демонстрируют метастабильные состояния при медленном изменении внешних параметров, таких как плот- ность плазмы и напряжённость поля. Для визуализации структуры реак- тор просвечивался через специальные окна лазером с длиной волны 532 нм, на которой свет рассеивался микроча- стицами. В рассеянном свете образо- а) б)