Физика и приложения пылевой плазмы: перспективы на 2023 год

Пылевая плазма представляет собой электрически квазинейтральную среду, которая наряду с электронами, ионами, нейтральным газом, излучением и электрическими и/или магнитными полями содержит также твердые или жидкие частицы размером от нескольких нанометров до нескольких микрометров. Такие среды встречаются во многих природных условиях, а также в различных лабораторных установках и промышленных приложениях. Как отдельная область физики плазмы, физика пылевой плазмы возникла в начале 1990-х годов на пересечении интересов научных сообществ, исследующих астрофизическую и технологическую плазму. Дополнительный импульс развитию этой области придало открытие плазменных кристаллов, которое привело к проведению серии экспериментов в условиях микрогравитации, направленных на изучение общих явлений физики конденсированного состояния с использованием сильно связанной комплексной (пылевой) плазмы в качестве модельных систем. Наконец, эта область привлекает все больше внимания благодаря ее неизбежной связи с разработкой новых приложений — от синтеза функциональных наночастиц до управляемого термоядерного синтеза и от обнаружения и диагностики частиц до контроля нанозагрязнений. Цель настоящей обзорной статьи о перспективах состоит в выявлении перспективных новых разработок и направлений исследований в данной области. В связи с этим пылевая плазма рассматривается во всем многообразии ее форм: от классических пылевых разрядов в благородных газах при низком давлении до плазмы с аэрозолями при атмосферном давлении и от разреженной астрофизической плазмы до плотной плазмы в установках управляемого термоядерного синтеза. Рассмотрены как фундаментальные, так и прикладные аспекты.