九赢娱乐研究人员将液态金属转化为等离子体

 新闻资讯     |      2019-03-12

九赢娱乐罗切斯特大学激光能量学实验室(LLE)的研究人员首次发现了一种将液态金属转变为等离子体的方法,并观察了在高密度条件下液体转变为等离子体状态的温度。他们发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的观察结果,对更好地理解恒星和行星具有启发意义,并可能有助于实现受控核聚变——这是一种很有前景的替代能源,科学家们几十年来一直未能实现这一目标。这项研究得到了美国能源部和国家核安全管理局的支持。

等离子体是由自由运动的电子和离子(失去电子的原子)组成的热汤,它们很容易导电。尽管等离子体在地球上并不常见,但它们构成了可观测宇宙的大部分物质,比如太阳表面。科学家们能够在地球上产生人造等离子体,通常是通过将气体加热到数千华氏度,从而剥离原子的电子。在更小的范围内,这与等离子电视和霓虹灯“发光”的过程是相同的:电激发霓虹灯气体的原子,使霓虹灯进入等离子状态并发射光子。

然而,正如LLE的研究助理Mohamed Zaghoo和他的同事所观察到的,九赢娱乐还有另一种制造等离子体的方法:在高密度的条件下,将液态金属加热到很高的温度也会产生高密度等离子体。扎格胡说:“向后者的转变以前从未被科学地观察到,而这正是我们所做的。”

这种观察的一个独特之处是,高密度的液态金属具有量子特性;然而,如果允许它们在高密度下过渡到等离子态,它们就会表现出经典的性质。20世纪20年代,量子力学的两位奠基人恩里科·费米(Enrico Fermi)和保罗·狄拉克(Paul Dirac)引入了统计公式,描述了由电子、中子和质子组成的物质的行为——构成地球物体的正常物质。费米和狄拉克假设,在特定的条件下——极高的密度或极低的温度——电子或质子必须具有某些经典物理学无法描述的量子特性。然而,等离子体并不遵循这种模式。

为了观察液态金属与等离子体的交叉,LLE的研究人员从液态金属氘开始,氘显示了液体的经典性质。为了增加氘的密度,他们把它冷却到21开尔文(-422华氏度)。然后,研究人员使用LLE的OMEGA激光器在超低温液体氘中引发了强烈的冲击波。冲击波把氘压缩到比大气压力大500万倍的压力,同时也把它的温度提高到接近18万华氏度。样品一开始是完全透明的,但随着压力的增加,它变成了一种有光泽的金属,具九赢娱乐有很高的光学反射率。