Fysikk med høy energitetthet - High energy density physics
High-energy-density physics (HEDP) er et nytt underfelt av fysikk som krysser kondensert materiefysikk , kjernefysikk , astrofysikk og plasmafysikk . Det har blitt definert som fysikken til materie og stråling ved energitetthet over 100 GJ/m^3.
Vitenskapen om høy energitetthet (HED) inkluderer studier av kondensert materiale ved tettheter som er felles for de dype indre av gigantiske planeter, og varme plasmaer som er typiske for stjerners interiør. Dette tverrfaglige feltet gir et grunnlag for å forstå et bredt spekter av astrofysiske observasjoner og forståelse og til slutt kontrollere fusjonsregimet. Nærmere bestemt skjer termonukleær tenning ved treghet i laboratoriet - så vel som overgangen fra planeter til brune dverger og stjerner i naturen - via HED -regimet. Et stort utvalg av nye og nye eksperimentelle evner ( National Ignition Facility (NIF), Jupiter Laser Facility (JLF), etc.) sammen med presset mot Exascale Computing bidrar til å gjøre denne nye vitenskapelige grensen rik på funn.
HED -domenet er ofte definert av en energitetthet ( trykkenheter ) over 1 Mbar = 100 GPa ~ 1 million atmosfærer . Dette er sammenlignbart med energitettheten til en kjemisk binding som i et vannmolekyl. Dermed ved 1 Mbar endres kjemi slik vi kjenner den. Eksperimenter ved NIF sondrer nå rutinemessig på 100 Mbar. Ved disse "atomtrykk" -forholdene er energitettheten sammenlignbar med den for de indre kjerneelektronene, så atomer i seg selv endres. Det tette HED -regimet inkluderer svært degenerert materie, med interatomisk avstand mindre enn de Broglie -bølgelengden. Dette ligner på kvanteregimet oppnådd ved lave temperaturer (f.eks. Bose - Einstein -kondens ), men i motsetning til lavtemperaturanalogen undersøkes dette HED -regimet samtidig interatomiske separasjoner mindre enn Bohr -radius . Dette åpner et helt nytt kvantemekanisk domene, der kjerneelektroner - ikke bare valenselektroner - bestemmer materialegenskaper og gir kjerne -elektron -kjemi og en ny strukturell kompleksitet i faste stoffer. Potensiell eksotisk elektronisk, mekanisk og strukturell oppførsel for slike stoffer inkluderer romledningstemperatur superledning , elektrisitet med høy tetthet , første ordens væske-væske-overganger og nye isolator-metall-overganger. Slik materie er sannsynligvis ganske vanlig i hele universet, og finnes i de mer enn 1000 nylig oppdagede eksoplaneter .
HED -forhold ved høyere temperaturer er viktige for stjerners fødsel og død og for å kontrollere termonukleær fusjon i laboratoriet. Ta som et eksempel fødsel og nedkjøling av en nøytronstjerne . Den sentrale delen av en stjerne, ~ 8-20 ganger massen av vår sol, smelter seg til jern og kan ikke gå lenger siden jern har den høyeste bindingsenergien per nukleon av et hvilket som helst element. Når jernkjernen akkumuleres til ~ 1,4 solmasser, gir elektron degenerasjonstrykk opp mot tyngdekraften og kollapser. I utgangspunktet avkjøles stjernen ved den raske utslipp av nøytrinoer . Det ytre Fe -overflatelaget (~ 10 9 K) gir opphav til spontan parproduksjon og når deretter en temperatur der strålingstrykket er sammenlignbart med det termiske trykket og hvor det termiske trykket er sammenlignbart med coulomb -interaksjoner .
Nylige funn inkluderer metallisk væskehydrogen og superionisk vann .
Se også
Referanser
 |
Denne fysikk -relaterte artikkelen er en stubb . Du kan hjelpe Wikipedia ved å utvide den . |