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H-E-D物理

随着当前一代高功率激光器的出现,高能量密度的环境可以在实验室中正常再现。能量密度超过1012能量/cm它们存在于恒星的核心,直到最近,它们只能通过核爆炸才能复制。美国对核试验的禁令关闭了获得这种高能量密度的途径,直到像NOVA这样的高功率激光器罗切斯特优德官网 激光能量学实验室的欧米茄也出现了。能量密度为1012能量/cm相当于1毫巴的压力。例如,在1kev的温度下,一毫克氢气被限制在1cm之内在1毫巴的压力下。在如此高的温度下,物质以等离子体的形式存在,原子在等离子体中分解成电子和离子。随着下一代高功率激光器的建造,预计将常规实现LLNL的国家点火设施和法国的激光兆焦耳项目(LMJ)的压力在10 Gbars范围内,并且可以获得以前从未获得过的能量密度。

进入千兆巴状态和实现受控热核点火仍然存在许多挑战。热核点火是发生在氢弹热核燃料和太阳核心的自持燃烧过程。在实验室实现点火一直是几代科学家的“梦想”。随着下一代超级激光器的出现,可控热核点火似乎在历史上第一次在优德买球 的范围之内。点火将通过惯性约束(ICF)实现,高密度等离子体被超级激光压缩,间隔几纳秒。

高能量密度物理学涵盖了与在这样一个高压环境中产生、表征和利用等离子体有关的所有物理问题。只有通过对激光-等离子体相互作用、辐射流体力学、等离子体物理、原子物理和非线性光学的广泛研究,才能实现高能量密度区域和热核点火。到目前为止,高能量密度物理学的主要应用是天体物理现象(超新星爆炸、天文喷流、状态方程)的实验室模拟、基于科学的核储备管理以及通过惯性约束聚变产生聚变能。

为物理和工程专业提供博士学位课程,集中在高能密度物理、等离子体物理和惯性约束聚变研究。申请可以提交给或者研究生课程由教员教授,他们中的大多数人在这些系都有联合任命,并且所有人都积极参与LLE的研究。这两个系的大部分课程都是交叉的。此外,物理系天体物理组的高能密度等离子体组与我也有密切的合作。

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显示不同元素密度随温度变化的图表

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