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论文作者:J. P. Morrison 期刊:PRL 发布时间:2008-11-24 17:44:7
以超冷方式分离等离子体

 
据每日科学网报道,一直以来,科学家都在努力研究等离子状态的数学模型,但是却一直没有获得成功,无论在自然界或者实验室,进行热等离子状态的研究都是十分困难的,而据每日科学最新报道,不列颠哥伦比亚大学的研究人员已经开发出一种技术,使得人们对于这种宇宙中最丰富物质形式的研究又迈出了一大步。
 
等离子体又叫做电浆,是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质,它是除去固、液、气外,物质存在的第四态。这种看似“神秘”的等离子体,其实是宇宙中一种常见的物质,在太阳、恒星、闪电中都存在等离子体,它占了整个宇宙的99%。现在人们已经掌握利用电场和磁场产生来控制等离子体。等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间,空间物理,地球物理等科学的进一步发展提新的技术和工艺。 等离子体或许有时像荧光灯灯泡那样平凡,但是有时在某种极端的情况下,其可以看做是热核爆炸。地球上层的大气就是等离子体。
 
近百年来,物理学家一直努力研究数学模型来解释等离子体,但是,想要详细了解等离子体的成分和其精确的运动却并不容易,常规的等离子体是高温的,复杂的,无论在自然界还是在实验室里,要得到它的特征都十分的不容易。
 
最近,有些实验室开始一类新等离子体的研究工作,这种新等离子使得研究变得相对简单的多,它使得我们对等离子体的理解又提升到了一个新的高度。这种新等离子体就是超冷等离子体,超冷等离子体是通过将收集的等离子体精确地冷却到比绝对零度稍微高一点的温度而得到的,在这种条件下,等离子体可以形成原子团和电子云,并且其几乎保持静止。通过这项研究,科学家已经发现,研究等离子体产生和成长已经不再是梦想了。
 
现在,不列颠哥伦比亚大学的研究人员第一次找到使超冷等离子体从分子分离的方法,样品气体在超声分子束冷却,化学学院院长埃德格兰特教授领导的研究小组,已经得到了氮化物的等离子体。等离子体中有原子和电子,其温度和从原子中获得等离子体的温度相同。与原子不同,分子离子可以通过与电子重新结合而迅速的分离,所以获得的这些等离子只能坚持30微秒或者稍微多一点,格兰特说道,我们获得的等离子体有持续时间是很令人诧异的,我们认为,我们创造的高密度带电粒子受到了离子电子重组的干扰。
 
这项最新的研究在最近一期的《物理评论快报》(PRL)杂志上发表了,其中写道,他们不仅仅获得了比原子束缚的等离子体高三个数量级的等离子体,而且,他们似乎对其相互联系有了更深的理解,而这些是描述类液体物质运动的一个重要因素。格兰特说,分子科学是一个里程碑,打破原子束缚更是具有突破性质的,它有可能会开辟一个新的物理学领域。而且,对等离子体的进一步研究将有利于我们了解气体行星,白矮星恒星,热核聚变和X -射线激光器。(来源:网易探索 小尔)
 
 (《物理评论快报》(PRL),doi:10.1103/PhysRevLett.101.205005,J. P. Morrison,E. R. Grant)
 
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