Новый спина на магнитное сжатие плазмы может улучшить материаловедения, исследования термоядерного синтеза, генерации рентгеновского излучения и лабораторная астрофизика, исследование, проведенное в Университете Мичигана показывает.
Исследование показывает, что весна-образное магнитное поле уменьшает объем плазмы, что выскальзывает между силовыми линиями магнитного поля.
Известный как четвертое состояние вещества, плазма-это газ так жарко, что электроны рип от своих атомов. Исследователи используют магнитное сжатие плазмы для исследования экстремальных состояний, при которых плотность является достаточно высокой для квантово-механические эффекты становятся важными. Такие состояния возникают естественным путем внутри звезды и газовые планеты-гиганты из-за сжатия под действием гравитации.
Исследовательская группа во главе с Райан Макбрайд, адъюнкт-профессор ядерной инженерии и радиологических наук в U-м тесты способы достижения такой государствами взрывается плазменные цилиндры с магнитными полями. Эти цилиндры имеют тенденцию распадаться в «сардельку», когда магнитное поле обнаруживает крошечные ямки на поверхности и режет цилиндров в них. (Технический термин — «колбасит нестабильности».)
«Это как пытаться выдавить палочки мягкого сливочного масла с ваших рук», — сказал Макбрайд. «Масло хлюпает между пальцами».
Масло по аналогии Макбрайда-это плазма, а пальцы силовым линиям магнитного поля. Его группа искала способ сохранить магнитное поле от копания в неровности в цилиндре, а не вызывает на поле, чтобы более равномерно на внешней поверхности цилиндра. Они сделали это путем скручивания магнитного поля в спираль, что весна-образную форму и меняя угол, под которым спираль нажал на плазменном цилиндре. Это сделало его более трудным для магнитного поля, чтобы нарезать в поле переехал во многих дерн, а не отжимать в любой дерна слишком долго.
Наиболее скрученных магнитных конфигураций, протестированным в этих экспериментах снижение длины побега плазменные щупальца примерно на 70%. Исследование было проведено в сотрудничестве с национальными лабораториями Сандия и лаборатории плазменных исследований в Корнельском университете.
Команда изменилась форма магнитного поля меняется таким образом, что электрический ток-более 1 миллиона ампер — побежал через устройство сжатия. Электрический ток обычно проходит через центральный цилиндр, который должен быть сжат, а затем обратно вниз по прямой «обратного тока» колонн вокруг центрального цилиндра. Это создает цилиндрическое магнитное поле, которое окружает центральный цилиндр. Для преобразования цилиндрического поля в спираль, команда переплетенное обратный ток колонн вокруг центрального цилиндра. Центральный цилиндр начинается как металлическая фольга, но огромный электрический ток быстро превращает металл в плазму. Они проводил эксперименты на Корнелл пучка исследовательского ускорителя.
«Проектирование обратного тока структуры была интересная эквилибристика», — сказал Пол Кэмпбелл, первый автор на бумаге и аспирант в области ядерной инженерии и радиологических наук в U-м». мы не были уверены, мы могли бы даже сделать эти структуры, Котор подвергли механической обработке, но, к счастью, металлическая 3D-печать продвинулась достаточно далеко, что мы были в состоянии получить их вместо.»
Кэмпбелл объяснил, что, когда структуры становятся более закрученные, меньше ток проходит через них, поэтому колонки должны быть расположены ближе к взрывается плазма, чтобы компенсировать. В то же время они необходимы пробелы в структуре, так что они могли видеть, что происходит с имплозией.
В соответствии с репликации условия внутри звезд, магнитного сжатия-метод сжатия термоядерного топлива, как правило, вариантов водорода — чтобы изучить процессы, энергии звезд. Этот метод также может генерировать мощные рентгеновские всплески и моделирования астрофизических явлений, таких как плазменные струи вблизи черных дыр.
Документ по этому исследованию, «стабилизации имплозии лайнера через динамический винт стяжной,» принимается журнала письма в ЖЭТФ. Исследования также будут представлены в приглашенном докладе на ежегодной конференции отдела Американского Физического Общества по физике плазмы в ноябре 2020.
Исследование финансировалось Национальным научным фондом и Министерством энергетики. Мнения, выводы и заключения или рекомендации, выраженные, являются мнениями авторов и не обязательно отражают точку зрения Национального научного фонда и Министерства энергетики США.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!