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发布提出了未能聚焦加速器发射离子束的解释

发布时间:2019-06-10 14:41:04 来源:

高能离子束 - 通过加速器发射的类似激光的原子粒子束 - 具有从惯性约束聚变到产生超级极端物质状态的应用,这些状态被认为存在于木星等巨行星的核心。研究人员渴望学习。这些带正电的离子束必须被带负电的电子中和,以使它们保持清晰聚焦。然而,研究人员发现了中和过程的许多障碍。

特色文章

在美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL),科学家发现了一个令人惊讶的新障碍,它可以减少离子束脉冲的中和现象。这些研究结果发表在“等离子体物理学”中,并作为特色文章进行了推广,为问题的根源提供了新的见解,并说明了如何预防。

这一发现提出了对2002年劳伦斯伯克利国家实验室实验中首次观察到的中和率较低的解释。在开发能够模拟所涉及过程的代码之前,这个问题仍然无法解释。

物理学家Chaohui Lan是中国工程物理研究院的访问科学家,他在PPPL理论和计算部副主任PPPL物理学家Igor Kaganovich进行电子动力学计算机模拟时发现了这一事业。他们对普林斯顿大学计算机的研究探索了将细丝从细丝注入光束脉冲以中和它以进行有效的聚焦和传输。结果表明,与使光束通过等离子体相比,该过程减少了中和 - 由自由离子和电子组成的物质的带电状态。

充电岛屿

“在这些模拟中,我发现了一些与众不同的东西,”兰卡说,“等离子体物理学”的主要作者,卡加诺维奇合着。“我把它们称为”带电岛“,这些岛不能被注入的电子进一步中和。

Lan偶然发现的是“静电孤立波”(ESW)的形成,这是一种稳定的电子激发波,之前的中和研究没有报道过。这种波长度可以达到几厘米,并且可以从离子束脉冲的边缘来回移动,从而影响电子运动并减少中和。这些波彼此弱相互作用,并且在某些情况下破坏并向电子传递能量,使它们逃离光束并进一步减少中和。

为了最大限度地减少这个问题,新的研究结果表明,加宽灯丝会将电子注入光束,从而提高中和率。“这扩大了电子的分布,”卡加诺维奇说,“并减少了波浪的激发。”此外,他补充说,PPPL开发的模型应该有助于研究人员研究和理解激发这些波浪的机制,以帮助控制它们。

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