Yuqori energiya zichligi fizikasi - High energy density physics

Yuqori energiya zichligi fizikasi (HEDP) kesishgan fizikaning yangi kichik sohasi quyultirilgan moddalar fizikasi, yadro fizikasi, astrofizika va plazma fizikasi.Bu modda va radiatsiya fizikasi sifatida aniqlangan energiya zichligi 100 GJ / m ^ 3 dan ortiq.[1]

Yuqori energiya zichligi (HED) fani ulkan sayyoralarning chuqur ichki qismlariga xos bo'lgan zichlikdagi quyultirilgan moddalarni va yulduz interyerlariga xos bo'lgan issiq plazmalarni o'rganishni o'z ichiga oladi.[2] Ushbu ko'p tarmoqli soha turli xil astrofizik kuzatuvlarni tushunish va termoyadroviy rejimini tushunish va oxir-oqibat boshqarish uchun asos yaratadi. Xususan, termoyadro yoqish harakatsiz qamoq laboratoriyada - shuningdek sayyoralardan tabiatdagi jigarrang mitti va yulduzlarga o'tish HED rejimi orqali amalga oshiriladi. Yangi va paydo bo'layotgan eksperimental qobiliyatlarning xilma-xilligi (Milliy Ateşleme Tesisi (NIF), Yupiter Laser Facility (JLF) va boshqalar) va Exascale Computing-ga intilish ushbu yangi ilmiy chegarani kashfiyotlarga boy qilishga yordam beradi.[3]

HED domeni ko'pincha energiya zichligi bilan belgilanadi (ning birliklari bosim ) 1dan yuqori Mbar = 100 GPa ~ 1 million Atmosfera. Bu a ning zichligi bilan solishtirish mumkin kimyoviy bog'lanish masalan, suv molekulasida. Shunday qilib, 1 Mbarda kimyo biz bilganimizdek o'zgaradi. Tajribalar NIF endi masalani muntazam ravishda 100 Mbarda tekshiring. Ushbu "atom bosimi" sharoitida energiya zichligi ichki yadro elektronlari bilan taqqoslanadi, shuning uchun atomlarning o'zi o'zgaradi. Zich HED rejimi juda degeneratsiyalangan moddalarni o'z ichiga oladi, ularning atomlararo masofasi ularnikidan kam de Broyl to'lqin uzunligi. Bu past haroratlarda erishilgan kvant rejimiga o'xshaydi[4] (masalan, Bose-Eynshteyn kondensatsiyasi ), ammo, past harorat analogidan farqli o'laroq, ushbu HED rejimi bir vaqtning o'zida atomlararo ajralishlarni nisbatan kamroq tekshiradi Bor radiusi. Bu mutlaqo yangi kvant mexanik domenni ochadi, bu erda yadro elektronlari - nafaqat valentlik elektronlari - moddiy xususiyatlarni aniqlaydi va yadro-elektron-kimyo va qattiq moddalarda yangi tuzilish murakkabligini keltirib chiqaradi. Bunday moddalarning potentsial ekzotik elektron, mexanik va tizimli xatti-harakatlariga xona harorati kiradi supero'tkazuvchanlik, yuqori zichlik elektridlar, birinchi navbatda suyuqlik-suyuqlik o'tishlari va yangi izolyator-metall o'tishlari. Bunday materiya, ehtimol, yaqinda kashf etilgan 1000 dan ortiq mavjudot olamida juda keng tarqalgan ekzoplanetalar.[3]

Yuqori haroratdagi HED sharoitlari yulduzlarning tug'ilishi va o'lishi va boshqarilishi uchun muhimdir termoyadro sintezi laboratoriyada. Masalan, a ning tug'ilishi va sovishini misol qilib oling neytron yulduzi. Yulduzning markaziy qismi, bizning quyoshimiz massasidan ~ 8-20 baravar ko'p, temir bilan yo'lni birlashtiradi va temirning eng yuqori bog'lanish energiyasiga ega ekanligi sababli, undan uzoqlasha olmaydi. nuklon har qanday elementning. Temir yadrosi ~ 1,4 quyosh massasiga qadar to'planganda, elektron degeneratsiya bosimi tortishish kuchidan voz kechadi va qulab tushadi. Dastlab yulduz tez tarqalishi bilan soviydi neytrinlar. Tashqi Fe sirt qatlami (~ 109 K) o'z-o'zidan hosil bo'lgan juftlikni keltirib chiqaradi va keyin haroratga etadi radiatsiya bosimi issiqlik bosimi bilan taqqoslanadi va bu erda issiqlik bosimi solishtirish mumkin kulombning o'zaro ta'siri.[3]

So'nggi kashfiyotlar orasida metall suyuqlik vodorod va superion suv.[3]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ Yuqori energiya zichligi fizikasi.
  2. ^ https://heds-center.llnl.gov/
  3. ^ a b v d "Yuqori energiya zichligi bo'yicha fan: tadqiqot yo'nalishlari". Lourens Livermor milliy laboratoriyasi, AQSh Energetika vazirligi. Ushbu maqola ushbu manbadagi matnni o'z ichiga oladi jamoat mulki.
  4. ^ Bergeson, Skott D.; Baalrud, Skott D.; Ellison, S Leland; Grant, Edvard; Graziani, Frank R.; Killian, Tomas S.; Murillo, Maykl S.; Roberts, Jeykob L.; Stanton, Liam G. (2019-10-01). "Yuqori energiyali zichlikdagi plazma va ultrakold neytral plazma fizikasi o'rtasidagi o'zaro faoliyatni o'rganish". Plazmalar fizikasi. 26 (10): 100501. doi:10.1063/1.5119144. ISSN  1070-664X.