等離子體
小學(xué)時(shí),老師告訴我們,物質(zhì)存在三種可能的狀態(tài):固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。但其實(shí),她沒有提及的是一種特殊的電化氣體——等離子體,這是第四種特別重要的物質(zhì)狀態(tài)。
之所以我們較少提及,是因?yàn)樵谏钪形覀兒苌儆龅教烊坏牡入x子體,除非你有幸看到過北極光,或者是通過特殊的濾鏡來觀察太陽,又或是像我小時(shí)候那樣——喜歡
在雷雨天將頭伸出窗外。然而,在日常生活中是稀缺品的等離子體,卻占據(jù)了宇宙中可觀測物質(zhì)的 99% 以上(如果我們忽略暗物質(zhì)的話)。等離子體物理學(xué)是一個(gè)豐富
而多樣的探究領(lǐng)域,與它相關(guān)的研究主要是由其在現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用所推動(dòng)的。
1927年,美國化學(xué)Irving Langmuir觀察到,等離子體攜帶電子、離子、分子和其他雜質(zhì)的方式與血漿對(duì)紅細(xì)胞、白細(xì)胞和細(xì)菌的運(yùn)輸過程類似。
Langmuir 是等離子體研究的先驅(qū);
常見的物質(zhì)相有氣體、液體和固體(中間三個(gè)),在高溫中則有等離子體(最上),而在低溫狀態(tài)下,物質(zhì)會(huì)呈現(xiàn)出我們從未見過的相。最下面顯示的是量子凝聚。
在英文中,血漿和物理中的等離子體是同一個(gè)單詞—— plasma,這二者之間的聯(lián)系不僅僅是種巧合。
等離子體的另一個(gè)有趣特性是,它們具有支撐磁流波(hydromagnetic wave的能力。磁流波是沿著磁場線穿過等離子體的凸起,類似于沿吉他弦傳播的振動(dòng)。1942年瑞典科學(xué)家 Hannes Alfvén(并最終獲諾貝爾獎(jiǎng))首次提出了這種波的存在,但當(dāng)時(shí)的物理界對(duì)此持有懷疑態(tài)度。后來,Alfvén 在芝加哥大學(xué)進(jìn)行了一場演講,在演講結(jié)束后,著名的物理學(xué)家費(fèi)米(Enrico Fermi上前與他討論這個(gè)理論,并認(rèn)可地說道:“這種波當(dāng)然可能存在!”
從那一刻起,科學(xué)界的共識(shí)就變成了 Alfvén 絕對(duì)是正確的。
此外,來自太陽上層大氣產(chǎn)生的超 高速太陽風(fēng),會(huì)將等離子體攜帶到地球周圍,因此等離子體也與地球周圍空間里的
物理糾纏在一起。
幸運(yùn)的是,地球的磁場能使我們遠(yuǎn)離這些帶電的等離子體粒子以及來自太陽風(fēng)輻射的傷害;但我們的衛(wèi)星、航天器和宇
航員卻都暴露在外。要讓它們能在這種充滿敵意的環(huán)境中生存,還需依賴于我們對(duì)等離子體的理解和調(diào)節(jié)。
PLUTO-F等離子清洗機(jī)