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    液態金屬氘加熱會過渡到等離子態

    等離子體是由自在運動電子和離子(失去電子的原子)組成的熱湯,它們很簡單導電。盡管等離子體在地球上并不常見(日子中運用的明火也是等離子態,雖然不是徹底是),但它們構成了可觀測宇宙的大部分物質,比如太陽表面??茖W家們可以在地球上發作人造等離子體,通常是經過將氣體加熱到數千華氏度,從而剝離原子的電子。在更小的范圍內,這與等離子電視和霓虹燈“發光”進程是相同的:電激起霓虹燈氣體的原子,使霓虹燈進入等離子狀況并發射光子。還有另一種制作等離子體的辦法:在高密度的條件下,將液態金屬加熱到很高的溫度也會發作高密度等離子體。

    這種調查的一個共同之處是,高密度液態金屬具有量子特性;但是,如果答應它們在高密度下過渡到等離子態,它們就會表現出經典的性質。

    描繪了由電子、中子和質子組成的物質行為(構成地球物體的正常物質)。費米和狄拉克假設,在特定的條件下(極高的密度或極低的溫度)電子或質子必須具有某些經典物理學無法描繪的量子特性。但是,等離子體并不遵從這種模式。為了調查液態金屬與等離子體的穿插,LLE研討人員從液態金屬開端,氘顯現了液體的經典性質。為了添加氘的密度,研討人員把它冷卻到21開爾文(-422華氏度)。


    然后,研討人員運用LLE的OMEGA激光器在超低溫液體氘中引發了強烈的沖擊波。沖擊波把氘壓縮到比大氣壓大500萬倍,一起也把它的溫度提高到接近18萬華氏度。樣品一開端是徹底透明的,但隨著壓力的添加,它變成了一種有光澤的金屬,具有很高的光學反射率。經過監測樣品的反射率和溫度聯系,可以精確地調查到這種簡單亮光的液態金屬轉變成致密等離子體的條件。

    研討人員調查到,這種液態金屬最初表現出電子的量子特性,這在極點溫度和密度下是可以預料到的。但是在大約90000華氏度的時分,金屬氘的反射率開端上升,如果體系中的電子不再是量子而是經典的,那么反射率就會上升,這意味著這種金屬已經變成了等離子體。也就是說,LLE研討人員從一種簡單的液體開端。把密度添加到極點條件,使液體進入一種顯現量子特性的狀況。LLE資深科學家、該研討的合著者蘇興·胡(音譯)說:溫度升高甚至使它進一步變成等離子體,此時它表現出經典特性,但仍處于高密度條件下。

    LLE科學家們在高密度條件下將液態金屬轉化為等離子體,把密度添加到極點條件,使液體進入一種顯現量子特性的狀況。但是當溫度上升到0.4時。費米溫度(大約90000華氏度),電子以一種隨機的方式重新排列,就像一鍋熱等離子體,電子失去了它們的量子本質,表現出經典的行為值得注意的是,量子與經典穿插發作的條件與大多數人基于等離子體教科書的預期不同。此外,這種行為可能適用于所有其他金屬。這些模型關于我們理解怎么更好地規劃實驗來完成核聚變至關重要!

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