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極熱致密等離子體研究結果推翻舊模型

閱讀:608          發(fā)布時間:2013-3-29
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極熱致密等離子體研究結果推翻舊模型
據(jù)物理學家組織網8月7日(北京時間)報道,一個由英、美、德等國家研究人員組成的研究小組利用美國斯坦福直線加速器中心(SLAC)的直線加速器連貫光源(LCLS),對極熱、致密物質進行了受控研究,實驗結果推翻了50年來人們廣泛接受的模型,此模型用于解釋致密等離子體內的離子行為及其相互影響。從研究核聚變作為能源到理解恒星內部的運行機制,這一結果將對許多領域產生重要影響。相關論文發(fā)表在本周出版的《物理評論快報》上。

  研究人員利用LCLS的X射線檢測了極熱致密等離子體的詳細屬性,實現(xiàn)了等離子物理學中的基本實驗。實驗結果與目前科學家用了半個世紀的模型并不符合。“X射線激光非常關鍵,我們無法在別的地方進行這種實驗。”研究小組領導、牛津大學的賈斯廷·瓦克說。

  LCLS為實驗提供了特需條件:用于檢測現(xiàn)象的嚴格受控的環(huán)境,能量可調整的激光束和檢測特殊固體密度的等離子體屬性的方法。改變X射線的光子能量,能生成等離子體并對其進行探測。研究人員用X射線射擊超薄鋁箔,生成了固體密度的鋁等離子體,并用復雜的算法和計算機代碼來模擬超熱物質行為,構建出聚變過程模型。論文作者、牛津大學奧蘭多·希瑞克斯塔說,我們將這些代碼用于1966年以來就一直在用的舊模型中,模擬等離子環(huán)境產生的效果,發(fā)現(xiàn)模型預測與我們的實驗數(shù)據(jù)不符。但返回到更早的1963年的模型時,卻符合得相當好。可這一模型并沒有得到廣泛接受。

  極熱致密等離子體研究結果推翻舊模型在此過程中,他們還確定了將電子擊出等離子體的高電荷原子需要多少能量。“這個問題以前沒有人能準確地測出來。”希瑞克斯塔說。

  研究人員指出,分析解釋了在聚變實驗和有著超濃聚聯(lián)合原子內核的恒星釋放能量過程中的一些重要問題,這一過程中,隨著相關電子軌道的重疊,緊壓在一起的原子會失去自主能力。隨著深入研究獲得更多細節(jié),可能對聚變模型的某些方面帶來改進。

  瓦克說,希望這一發(fā)現(xiàn)能在等離子物理學界產生“重要影響”。在許多領域中,用1963年的模型更容易做出改進。“我們不能說,當前的每個模型在任何條件下對任何事物都管用。希望人們能回顧這一問題,看它們是否符合更精細的條件。”


 

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