作者:普林斯顿等离子体物理实验室的约翰·格林沃尔德
物理学家布莱恩·克劳斯和他论文中的数字
信贷:Elle Starkman/PPPL通信办公室；Kiran Sudarsanan 奇异的激光产生的高能量密度(HED)等离子体类似于在恒星和核爆炸中发现的等离子体，可以提供对整个宇宙事件的洞察
美国物理学家
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美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)发现了一种测量和理解这些等离子体的新方法，这是地球上产生的最极端的物质状态之一
更好的理解可以带来各种好处，从在惯性约束聚变实验中微调高密度等离子体到更好地理解整个宇宙的过程
十亿倍的密度 HED等离子体的密度是那些在托卡马克中为聚变反应提供燃料的等离子体的10亿倍，托卡马克是环形磁聚变设施，如PPPL的国家球形环面实验升级(NSTX-U)
PPPL物理学家布莱恩·克劳斯是《物理评论快报》上一篇描述测量技术的论文的主要作者，他说:“在HED等离子体中，一切的功能都非常不同。”
“我们需要更好地理解物理在这些非常高的密度下是如何工作的，但迄今为止，澄清测量一直很困难
" 等离子体占可见宇宙的99%，由自由漂浮的电子和原子核或离子组成
与托卡马克等离子体的气态不同，HED等离子体密度大到几乎是固态，这创造了物理学家渴望探索的条件
克劳斯在科罗拉多州立大学高级激光和极端光子学实验室用超高强度激光照射钛箔薄片，产生了HED等离子体
然后，他和他的同事们使用最先进的计算机代码来分析x光诊断从pla sma上捕捉到的高分辨率光谱数据，这些数据仅仅存在了万亿分之一秒
克劳斯说，HED等离子体通过加宽x光线并将其转移到更低的能量来改变x光线
“综合这些影响，我们可以同时测量等离子体密度和离子温度，这是以前从未做过的
这些测量结果在如此密集的等离子体中很难获得
" 这项研究揭示了等离子体以前不为人知的关键方面
例如，分析发现，离子和电子的温度并不相等，就像在这种等离子体中所假设的那样，而且离子要冷得多
克劳斯说:“事实证明，人们一直在做的一些近似并不符合我们看到的数据。”
克劳斯的论文顾问菲利普·埃夫西米翁监督了这一发现，他是PPPL等离子体科学技术部的负责人，也是该论文的合著者
克劳斯说:“菲尔真的指导我计划实验，选择要进行的数据分析。”
今年6月，他在普林斯顿大学获得博士学位，此后不久被任命为研究员
非常特别 “布莱恩论文中的结果非常特别，”埃夫提米恩说
“布赖恩理解x光谱线增宽的能力同时导致了电子和离子温度的精确测量
它让我们得出结论，电子和离子不处于平衡状态
这是第一次在接近固体密度的等离子体中观察到这种情况
布莱恩掌握了许多研究工具来完成这项工作
观察和理解新现象才是真正让科学家兴奋的事情
" 科罗拉多州立大学的实验是由美国能源部组织的一个新的激光设备联合体LaserNetUS启动的
克劳斯把公布的测量结果作为项目第一个实验周期的一部分
“激光雷达正在改变美国激光科学的面貌
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通过扩大获得高质量激光设施的途径，”克劳斯说
“激光电视不仅为我们提供了运行时间，还为我们提供了与PPPL以外的伟大科学家合作的机会
" 克劳斯参加了美国能源部科学本科生实验室实习(SULI)项目的前身，并在PPPL提供的为期一周的课程中学习了等离子体物理
克劳斯说:“在那门课之前，我从来没有听说过等离子体。”
然后，他在通用原子公司为美国能源部在加州圣地亚哥运营的DIII-D国家聚变设施实习
他说:“这让我确信，这是一个物理学领域，对潜在的解决聚变问题和为每个人提供清洁能源具有相当直接的全球重要性。”
克劳斯现在正在科罗拉多州安装一台高速照相机来拍摄激光产生的HED等离子体的演变
他说:“我们这次也在做同样的实验，但基本上是用一个能及时看到的新相机。”
他说:“当你想看万亿分之一秒内发生的事情时，拍一部电影是非常困难的，所以它需要新的实验来设置摄像机，看看我们能学到什么。”
克劳斯说，科学家们还在开发“没有近似值的高级代码，可以实现HED等离子体的完整建模”
他补充说，使用这样的代码来进行PPPL已经证明的分析可能会“广泛适用于诊断接近固体密度的热等离子体”
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