科学家使用多普勒天气预报技术测量激光加热的等离子体

科学家们使用了一种常见的天气预报技术来深入了解强大的激光如何将大块固体物质变成被称为等离子体的带电粒子汤。

在新的环境中使用这种经过时间考验的技术可以帮助研究人员对惯性约束聚变装置进行重要测量，这一概念正在探索作为利用聚变能的一种方式。这个过程为太阳和恒星提供动力，可能是在地球上发电的绿色方式，而不会产生温室气体或长寿命的放射性废物。

普林斯顿大学管理的美国能源部(DOE)国家实验室PPPL的科学家已经测量了强激光击中固体目标产生的密集等离子体云。强烈的热量使表面的原子蒸发并发出高能的X射线。

测量使用多普勒效应测量光速 - 同样的现象导致救护车警报器在接近时音调上升，然后在它们离开时下降。气象学家依靠这种效应来测量雷暴的速度。

物理学家希望更好地了解致密等离子体，部分原因是它是由惯性约束聚变装置产生的，例如劳伦斯利弗莫尔国家实验室的美国能源部国家点火设施，去年产生的聚变功率超过了加热等离子体所需的能量。物理学家越能理解由此产生的致密等离子体的行为，它比甜甜圈形磁性托卡马克内的等离子体密度大一百亿倍，他们就越有可能更有效地产生聚变。

科学家们发现了在致密等离子体云的外层和内层之间存在屏障或鞘的证据。这一观察结果表明，激光产生的致密等离子体的行为与密度较低的等离子体相似。这一发现标志着科学家首次使用这种多普勒技术来测量非常致密的等离子体。该实验是使用科罗拉多州立大学的极端光子学先进激光(ALEPH)设施进行的。

结果表明，致密等离子体的行为与其他类型的等离子体非常相似，科学家们直到现在才能够直接观察到这种行为，弗朗西斯·克劳斯(Frances Kraus)报道，他是一篇在《物理评论快报》上报告结果的论文的主要作者。

在这一发现之前，研究人员不知道他们是否可以在致密等离子体中精确测量X射线，这可能会掩盖这种观察结果。“科学家们不相信你可以在所有其他信号中挑选出X射线行为，”克劳斯说。“但我们的诊断显示你可以。

激光发明于1960年，用于广泛的任务，包括手术，焊接和打印。激光 - 该术语代表“通过受激辐射发射放大的光” - 由具有相同频率的光线组成。此外，构成激光的光子粒子都以相同的方向和方向传播。随着激光变得越来越强大，越来越需要了解它们的基本特性。

“在你找到它们的用途之前，你必须了解这些激光器的产生，”克劳斯说。“这是基本的东西。这些超强激光器在未来将有很多应用。我们只是还不知道它们会是什么。

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