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PPPL为高密度激光创建的等离子体物理研究提供关键诊断

2023-04-04 11:49:32  来源:激光网原创    

  研究人员利用一种常见的预测方法来了解强大的激光如何将大块固体材料转化为称为等离子体的带电粒子汤。

  在新的环境中采用经过时间考验的方法可以帮助科学家对惯性约束聚变装置进行重大测量。这是一个正在探索的概念,作为利用聚变能的方法。

  这个过程有助于为太阳和恒星提供动力,可能是在没有产生温室气体或长寿命放射性废物的情况下在地球上发电的绿色方法。

  普林斯顿大学控制的美国能源部(DOE)国家实验室PPPL(普林斯顿等离子体物理实验室)的研究人员量化了强大的激光击中固体目标所产生的密集等离子体云。强烈的热量导致表面的原子发射和蒸发高能的X射线光。

  在多普勒效应的帮助下,测量测量了光速 - 这与救护车警报器在接近时音调增加并在离开时进一步下降的现象相同。气象学家依靠这种效应来量化雷暴的速度。

  物理学家希望获得更多关于致密等离子体的知识,部分原因是它是由惯性约束聚变装置产生的——像劳伦斯利弗莫尔国家实验室的美国能源部国家点火设施这样的设施产生的聚变功率超过了 2022 年加热等离子体所需的能量。

  物理学家越能理解连续致密等离子体的行为,与甜甜圈形磁性托卡马克内部的等离子体相比,密度高出近百亿倍,它们就越有可能以高效的方式进行聚变。

  研究人员发现了在致密等离子体云的外层和内层之间存在屏障或鞘的证据。这一观察表明,激光产生的致密等离子体的作用方式与密度较低的等离子体相同。

  这一发现标志着科学家首次利用这种多普勒方法来量化高密度等离子体。该实验是在科罗拉多州立大学的极限光子学先进激光(ALEPH)设施的帮助下进行的。

  结果表明,致密等离子体的行为与其他类型的等离子体非常相似,到目前为止,研究人员还无法直接注意到这些行为,弗朗西斯·克劳斯(Frances Kraus)报道,他是《物理评论快报》杂志上报告结果的一项研究的主要作者。

  在这一发现之前,科学家们不知道他们是否可以在致密等离子体中精确地量化X射线,这可能会掩盖这种观察结果。

  激光发明于1960年,用于广泛的任务,如焊接,手术和打印。激光 - 该术语是指“通过受激辐射的光放大” - 由具有相同频率的光线组成。

  组成激光的光子粒子都以相似的方向和方向行进。由于激光被证明是非常强大的,因此对深入了解其基本特性的需求也增加了。

  这项研究的合作者包括科罗拉多州立大学的研究人员。该研究得到了科学办公室(聚变能源科学)和LaserNetUS的资助。

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