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科学家使用微波将高能粒子保持在原位

我们都知道微波炉对烹饪爆米花有好处,但科学家们最近表明它们还可以防止等离子体中的危险波浪,并通过融合帮助产生干净,几乎无限的能量。当快速移动的原子粒子相互撞击并粘在一起时,就会发生融合。颗粒需要很热才能使原子分解,留下带电粒子的气体,称为等离子体。当等离子体颗粒融合时释放的能量可以被利用来发电。

为了利用聚变能,快速粒子可以被强磁场限制,强磁场沿着闭合路径引导粒子。如果颗粒从其封闭的路径上被撞掉,它们会使融合效率降低,甚至可能损坏融合装置。因此,科学家们正在寻找防止高能粒子偏离航向的方法。

粒子可以从融合装置中踢出的一种方式是通过与波相互作用。就像一条湖中的船可以被经过的波浪推挤一样,等离子体中的粒子可以从沿着用于限制等离子体的磁场移动的波浪中获得能量的增强。在这里的作品中,波浪被称为阿尔弗芬波浪,以诺贝尔奖获得者汉斯·阿尔芬(HannesAlfvén)的名字命名。这种波对于未来的托卡马克聚变反应堆是有问题的,因为它们使等离子体保持热并且经历融合更具挑战性。

“控制这些波浪有助于我们抓住加热聚变等离子体的快速粒子,”负责该研究的General Atomics的Michael Van Zeeland博士说。开展此项研究的国际团队由来自全球各地的30多位科学家组成,他们共同努力开发一种方法来控制波浪。

该研究在加利福尼亚州圣地亚哥的DIII-D国家融合设施和德国的ASDEX升级设施进行,将在俄勒冈州波特兰市的美国物理学会等离子物理学会会议上进行。科学家使用了一种特殊的微波,电子回旋波,它们精确地指向磁场上波的位置附近。发现微波可以显着改变波浪活动 - 在某些情况下完全去除它们。

这项研究让人们深入了解了这些特殊的微波以及它们如何与磁场上的波相互作用。研究人员认为,这些结果可以促进控制或减少磁场中波浪存在的方法的发展,并有助于绘制更有效聚变能量的路径。

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