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人类用激光创造2000万摄氏度高温,比太阳中心还

2018-10-31

(原标题:A Place On Earth Hotter Than The Centre Of The Sun)

出品|网易科学人栏目组 天门山

微信|公号ID:WYKXR163

据福布斯报道,科学家们已经在地球上创造了恒星和行星内部的环境,这样的环境达到了令人吃惊的2000万摄氏度,比太阳中心的温度还高430万摄氏度。创造这些条件可以帮助我们更多地了解天体,并且也能够在聚变能源和医学中得到应用。(网易编辑注:人类在实验室创造的最高温可能是在2012年由大型强子对撞机(CERN)产生的,大约是5.5万亿摄氏度。以上三个数据由于非常巨大,摄氏温度几乎与开氏温度相同。)

这些实验是在位于美国加州的SLAC(Stanford Linear Accelerator Center)国家加速器实验室进行的。 SLAC隶属于美国国家能源部,它拥有世界上最长的直线粒子加速器。庞大的X射线激光束进入加速器后,进入七个实验区域,在其中称作MEC(Matter under Extreme Conditions,“物质在极端环境下”的缩写)的最后一个区域,这样的超高温被创造出来。

在MEC,高功率激光被用来撞击金属片,直到这些金属片汽化成等离子体。通过这些实验,科学家不仅可以了解更多关于恒星内部的知识,而且还可以利用等离子体制造粒子加速器,这可能有助于癌症的治疗。

人类用激光创造2000万摄氏度高温,比太阳中心还热

(SLAC的MEC中心真空室,是地球上温度最高物质的所在地。利用高功率激光,MEC的科学家能够帮助再造太阳和行星内部的环境。)

利用SLAC的X射线激光,科学家团队可以拍摄激光制造的等离子体是如何在千亿分之一秒内演化的照片。这些快照可以揭示等离子体中的不稳定性微小细节。这项研究成果上个月在期刊“物理评论X”( Physical Review X)上发表,对在SLAC与来自德国德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心(Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf)以及其他机构的科学家合作进行的这项实验,进行了介绍。《物理评论X》是美国物理学会(APS)推出的一本开放性期刊,接收来自物理学所有领域的投稿,刊登各类“原创、高质量、具有科学性且能推动物理学发展”的研究文章。

当金属被激光撞击照射时,不仅会产生等离子体,而且还会产生质子流。这些质子可以用于质子治疗,这是一种比常用的放射治疗更温和的癌症治疗方式。质子治疗相对于放射治疗的主要区别是,使用的是带电粒子而不是X射线。这种形式的癌症治疗比使用放射治疗更为便捷,要是在医院得到应用将会更具优势。

分析激光制造的等离子体的其他应用,将会获悉更多关于高能宇宙射线信息,这些高能射线在我们的宇宙中是司空见惯的。它们包括高能量的粒子,这些粒子能够从活动的星系的地心部位喷射出来。观察等离子体的行为,可以让科学家了解等离子体的不稳定性是如何产生宇宙射线的。

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