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Forscher verwandeln flüssiges Metall zum ersten Mal in Plasma

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Forscher haben flüssiges Metall in ein Plasma verwandelt und damit einen neuen Ansatz für die Kernfusion eröffnet.

Was ist ein Plasma?

Jeder kennt die gemeinsamen Phasen der Materie, die wir seit der Grundschule kennen: Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase. Es gibt andere Materiezustände, und der häufigste Zustand der beobachtbaren Materie des Universums ist Plasma.

SIEHE AUCH: INGENIEURE ERSTELLEN EINEN STABILEN PLASMARING MIT EINEM WASSERSTREAM UND EINER KRISTALLPLATTE

Plasma ist eine Masse frei beweglicher Elektronen und Ionen - positiv geladene Atome, denen ihre Elektronen fehlen -, die leicht Elektrizität leiten. Obwohl dies normalerweise nicht auf der Erde vorkommt, können wir künstliche Plasmen erzeugen. Der häufigste Weg, dies zu tun, besteht darin, ein Gas auf Tausende von Grad Fahrenheit zu erhitzen, wodurch die Atome ihrer Elektronen befreit werden.

So funktionieren Neonlichter; Ein elektrischer Strom fließt durch und regt das normalerweise inerte Neongas in einer Röhre an, das dann Photonen emittiert, wenn sich seine Elektronen ablösen.

Deuterium Plasma

Das Erhitzen eines Gases ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit, ein Plasma zu erzeugen. Die Forscher des Labors für Laser-Energetik (LLE) der Universität Rochester konnten ein dichtes Deuteriumplasma erzeugen, indem sie ein flüssiges Deuterium mit hoher Dichte erzeugten, indem sie zuerst seine Temperatur auf 21 Grad Kelvin (-422 Grad Fahrenheit) senkten und dann schnell anstiegen die Temperatur des flüssigen Deuteriums auf fast 180.000 Grad Fahrenheit.

Dies gelang ihnen mit den OMEGA-Lasern von LLE, um eine starke Stoßwelle durch die unterkühlte Deuteriumflüssigkeit auszulösen, die die Flüssigkeit auf einen Druck von bis zu 5 Millionen Atmosphären komprimierte.

In seinem anfänglichen flüssigen Zustand weist Deuterium klassische Eigenschaften einer Flüssigkeit auf, aber bei höheren Dichten müssen die Elektronen und Protonen des Deuteriums bestimmte Eigenschaften annehmen, die nur in der Quantenmechanik und nicht in der klassischen Physik beschrieben werden. Eine Ausnahme bildet jedoch ein Plasma.

Die Forscher konnten den Übergang von einer superdichten Flüssigkeit zu einem Plasma überwachen, als die Probe vollständig transparent begann, sich jedoch in eine hochreflektierende Substanz verwandelte, die ein traditionelles metallisches Aussehen annahm.

"Durch die Überwachung des Reflexionsvermögens der Probe als Funktion ihrer Temperatur konnten wir die genauen Bedingungen beobachten, unter denen sich dieses einfache glänzende flüssige Metall in ein dichtes Plasma umwandelte", sagte Mohamed Zaghoo, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter am LLE.

Potenzial für Fusion

Die grundlegende Natur dieser Materialien ist wichtig, da diese neuen Informationen Forschern die Entwicklung von Modellen für die Elektrizität von Materialien sowie ein besseres Verständnis der Funktionsweise von Materie in den extremen Umgebungen des Universums ermöglichen können, was die Tür zum Verständnis der Erreichung der Ziele öffnen könnte Die häufigste Energiequelle des Universums: die Kernfusion.

"Diese Arbeit ist nicht nur eine Kuriosität des Labors. Plasmen umfassen das weite Innere astrophysikalischer Körper wie Braune Zwerge und stellen auch die Materiezustände dar, die für eine thermonukleare Fusion erforderlich sind. Diese Modelle sind für unser Verständnis, wie Experimente zur Erzielung einer Fusion besser gestaltet werden können, von wesentlicher Bedeutung ", Sagte Zaghoo.

Die Forschung wurde in veröffentlicht Physik-Review-Briefe Letzten Monat.


Schau das Video: Fachvortrag: Dual-Fluid-Reaktor - Kernkraft nutzen - Energie umweltfreundlich erzeugen! (Juni 2022).


Bemerkungen:

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