2019-06-01 05:07:02
物理学家在实验室中制造稳定的强磁化的等离子体射流

当你眺望夜空时,你看到的很多东西都是等离子体,是一种超热原子粒子的浓汤。研究星体中的等离子体以及外太空中的各种形式需要望远镜,但科学家们可以在实验室中重建它以更仔细地检查它。

现在,由美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的物理学家Lan Gao和莱斯大学的Edison Liang领导的科学家小组首次创造了一种特殊形式的相干和磁化等离子体射流。可以加深对新生恒星流动的大型喷气式飞机的运作的理解,可能是黑洞 - 恒星物体如此巨大,以至于它们会捕捉光线并扭曲空间和时间。

“我们现在正在实验室中制造稳定的,超音速的和强磁化的等离子体喷射器,这可能使我们能够在数年之后研究天体物理学物体,”该天文物理学家梁的共同作者在报告天体物理杂志快报的结果时说道。

该团队使用罗彻斯特大学激光能量学实验室(LLE)的OMEGA激光设施创建了喷气式飞机。研究人员将20颗欧米茄的激光束对准塑料靶上的环形区域。每个激光器都产生了一小撮等离子体;随着泡芙膨胀,它们对环的内部区域施加压力。然后,这种压力挤出了一个长度超过4毫米的等离子射流,并产生了一个强度超过100特斯拉的磁场。

“这是在实验室研究等离子喷射的第一步,”该论文的主要作者高说。 “我很兴奋,因为我们不仅创造了一架喷气式飞机。我们还成功地在OMEGA上使用先进的诊断技术来确认喷气机的形成并确定其特性。”

由LLE和麻省理工学院(MIT)的团队开发的诊断工具测量了射流的密度,温度,长度,它在空间中生长时保持在一起的程度,以及它周围磁场的形状。这些测量有助于科学家确定实验室现象与外层空间喷流的对比情况。它们还提供了科学家可以修补的基线,以观察等离子体在不同条件下的行为。

“这是一项具有开创性的研究,因为没有其他团队能够成功地发射出一种带有如此强大磁场的超音速窄束射流,延伸到相当远的距离,”梁说。 “这是科学家第一次证明磁场不仅围绕射流缠绕,而且还平行于射流轴延伸,”他说。

研究人员希望通过更大的激光设备扩展他们的研究,并研究其他类型的现象。 “下一步是看外部磁场能否使射流更长,更准直,”高说。

“我们还希望使用劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火设施复制实验,该实验室拥有192个激光束,其中一半可用于制造我们的等离子环。它将具有更大的半径,从而产生更长的射流比使用欧米茄产生的那个。这个过程将帮助我们弄清楚等离子射流在哪些条件下最强。“

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