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英国物理学家首次提出:激光瞬间加热材料温度超过太阳

2015-11-18 08:56
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  多年来,研究人员一直在研究用高能激光加热材料,以求能最终产生聚变能量。最近,英国伦敦帝国理工学院的理论物理学家提出一种新的加热机制,通过高能激光产生无对撞静电冲击波,能在20飞秒内把小块固体材料加热到千电子伏特(千万度)级别,比太阳中心温度还要高。相关成果发表在最近的《自然·通讯》杂志上。

  研究人员称,这是他们第一次提出这种方法,有望为研究热核聚变能源开辟新途径——科学家们一直在寻求如何模仿太阳产生清洁能源。

  据物理学家组织网报道,新方法的加热速度是目前美国加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室聚变实验中的100倍。在大部分材料中,激光能量会首先加热材料中的电子,再由电子去加热组成物质的粒子——离子。研究小组的方法是利用激光诱导的静电冲击波直接加热离子,因此比通过电子间接加热更快。

  通常,当高强度激光照射到材料上时,产生的静电冲击波会推动离子,使它们加速离开而无法被加热。研究人员发现,如果材料中含有特殊的离子联接,它们会通过冲击波获得不同的加速度,从而导致摩擦,反过来使它们迅速变热。这种效果在含有两种离子的固体(如塑料)中最强,只有一种离子时,就没这种效果。此外,密度大也是加热速度快的原因之一。冲击波通过高密度材料时,离子被挤在一起,摩擦效果比低密度材料要大得多。

  论文合著者、该校物理系博士马克·夏洛克说:“两种离子就像火柴头和火柴盒,你两个都需要。一根火柴自己是不会烧起来的。”

  论文第一作者阿瑟·特瑞尔说,聚变研究中的问题之一就是如何在恰当时间、恰当地点从激光中获得能量。而这一方法让能量直接进入了离子。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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