等离子物理
现有宇宙理论认为,宇宙形成于距今约120亿至150亿年前的一次“大爆炸”。宇宙“大爆炸”后的极短瞬间会形成超高能量密度,这使得一种称为“夸克—胶子等离子体”的物质能够在约10微秒(1微秒为百万分之一秒)的极短时间内充斥宇宙,然后再凝聚结合形成原子核等物质。但迄今科学家们还难以对这一理论假设进行检验。欧洲核子中心的最新研究成果使得科学家们能够验证“大爆炸”数微秒后的宇宙景象。这项重大突破不仅使物理学的研究疆域拓展至接近宇宙诞生初始,而且对考察宇宙的起源、物质的本性以及对验证现有的粒子物理标准模型等都有重要意义。近代物理学研究认为,原子的构造单元是质子和中子等亚原子粒子[1],而亚原子粒子又由夸克等更微观的基本粒子构成。夸克间通过强力作用组合成质子和中子,而这种强作用力主要通过另一种名为胶子的基本粒子来传递。 词条里面的 , 看不懂==
㈡ 等离子体物理研究方向 及就业前景
等离子体物理来专业主源要研究方向为:等离子体设备与工艺自动控制技术、材料改性及新材料研究、激光与物质作用、空间等离子体物理。 目前主要围绕与等离子体物理及工程研究密切相关的应用领域开展工作:等离子体新功能电源、计算机自动控制与数据采集处理;等离子体电解材料表面陶瓷化、磁控溅射功能膜制备、生物医用材料表面改性、新功能材料研究;利用激光击穿光谱检测污水中重金属成分和燃烧烟气中重金属成分、利用差分光谱法检测其它大气有害物质的含量;电离层电波传播理论、电离层无线电探测与诊断、改进电离层数字测高仪、电离层垂直探测新观测模式。 主要还是在科研院所工作
㈢ 大学里等离子体专业都使用哪些等离子体物理教材或者关于等离子体物理有哪些比较经典易懂的教材
学术著作:
1. F. F. Chen,《等离子体物理学导论》,人民教育出版社,1980年。此书为
中文译本,建议看英文原版书。这是等离子体入门的基础书籍。里面对等离子体的基本
概念介绍得很清楚。
2. 徐家鸾,金尚宪,《等离子体物理学》,原子能出版社,1980年。
3. J. Wesson, Tokamaks (Clarendon Press, Oxford, 1997).
4. NRL PLASMA FORMULARY 这是美国海军实验总结的一本总结了等离子体物理
中常用公式及常数的小册子,非常的详细,并且每年都在更新,很实用。
5. Plasma Physics and Fusion Energy, Jeffrey Friedberg - Cambridge
University Press。
6. 《核聚变原理》,高温等离子体的一本入门书籍。
7. Introction to Plasma Physics, Robert J Goldston and Paul H
Rutherford
上面的介绍的都是一些等离子物理的基本入门书。而等离子体本质上是一门非线性物理
学科,只有了解其中的非线性过程及多尺度结构之间的相互作用关系,才算是对这一学
科的入门。
以上转载孔德峰博士的博客(部分内容),仅用于学习交流。
㈣ 等离子体天体物理学的物理状态
等离子体天体物理学著重研究天体等离子体中各种不稳定的物理过程。在天体等离子体中﹐两体碰撞不是粒子间相互作用的主要形式﹐更重要的是带电粒子(电子和离子)间的集体相互作用﹐它能激发各种振汤和波动。各种形式的等离子体波﹐可以看作是准粒子﹐称为等离子体激元。由于存在不稳定性﹐等离子体处于湍动状态。在湍动状态下﹐等离子体中各种形式的波动之间﹐往往发生强烈的非线性相互作用﹐并引起能量在频谱中的再分布。这种作用通常叫作波-波作用。此外﹐波和带电粒子之间可以产生更有效的相互作用﹐因而使粒子加速(见等离子体湍动加速)﹐使辐射谱的特征改变。这种作用通常叫作波-粒子作用。因此有人提出﹐天体等离子体主要应由彼此相互作用著的三种成分组成﹐即电子﹑离子和等离子体激元(对某些天体﹐还应加上一种成分﹐即中性粒子)。现代等离子体天体物理学的任务﹐正是要探索和研究在各种可能的天体物理条件下﹐上述三种基本成分之间相互作用的物理规律。
天体等离子体经常处于很复杂的物理状态。这表现为通常存在不均匀结构﹕电导率远小于按经典的两体碰撞理论所计算的值﹐甚至会突然变为零﹐致使磁流体力学中的“磁冻结”图像失效﹔由于不稳定性而导致等离子体位形不确定﹐等等。等离子体天体物理学要研究两个问题﹕一是各种天体的等离子体湍动状态形成的可能性﹔二是假定天体等离子体处在湍动状态﹐从天文观测中将会得出些什么推论。对第一个问题﹐目前还不能作出普遍的回答﹐但是对地球磁层和太阳等离子体的研究表明﹐至少在地球附近的等离子体中的不稳定性是很容易产生的﹐等离子体状态对热动平衡有微小的﹑有时甚至是可能被忽略的偏离﹐也会导致向湍动状态转化。产生不稳定性所需要的对热动平衡偏离的最小值﹐称为不稳定性阈值。对诸如星际物质﹑太阳风﹑日冕﹑类星体外部区域和脉冲星辐射区域的研究表明﹐在这些天体上﹐都可能达到不稳定性阈值﹐并形成等离子体湍动状态。至于第二个问题﹐天体等离子体处于湍动状态﹐必然会大大地改变对天体物理观测所作的传统解释。例如。处于湍动状态中的天体等离子体中的快粒子将导致谱线致宽﹐改变天体等离子体的电离度﹐加热等离子体﹔湍动状态的等离子体又可将其湍动能转化为电磁辐射能﹔等等。
㈤ 等离子体物理学什么
等离子体物理学介绍:
等离子体物理学是研究等离子体性质的物理学分支。等离子体是物质的第四态,是由电子、离子等带电粒子及中性粒子组成的混合气体,宏观上表现出准中性,即正负离子的数目基本相等,整体上呈现电中性,但在小尺度上具有明显的电磁性质。等离子体还具有明显的集体效应,带电粒子之间的相互作用是长程库仑作用,单个带电粒子的运动状态受到其它许多带电粒子的影响,又可以产生电磁场,影响其它粒子的运动。等离子体物理学目的是研究发生在等离子体中的一些基本过程,包括等离子体的运动、等离子体中的波动现象、等离子体的平衡和稳定性、碰撞与输运过程等等。等离子体物理学具有广阔的应用前景,包括受控核聚变、空间等离子体、等离子体天体物理、低温等离子体等等。
等离子体物理学研究类型:
等离子体物理学常用的有单粒子轨道理论、磁流体力学、动理学理论三种研究类型。单粒子轨道理论不考虑带电粒子对电磁场的作用以及粒子之间的相互作用。磁流体力学将等离子体作为导电流体处理,使用流体力学和麦克斯韦方程组描述。这种方法只关注流体元的平均效果,因此是一种近似方法。动理学理论使用统计物理学的方法,考虑粒子的速度分布函数。
等离子体物理学研究方法:
(1) 实验研究用实验方法研究等离子体有如下特点。
对于天然的等离子体,即天体、空间和地球大气中出现的等离子体,人们不可能用地面上实验室中的一般方法主动地调节实验条件或加以控制,而主要只能通过各种日益增多的天文和空间观测手段,如光学、射电、X射线以及现代的高空飞行器和人造卫星──“空间实验室”,来接收它们所发射的各种辐射(包括各种粒子)。根据大量的观测结果,并在天体物理学和空间物理学的认识基础上,依靠已建立的等离子体物理理论和已有的各项基本实验数据,进行分析和综合,方能深入地认识这些天然等离子体的现象、本质、结构、运动和演化的规律。
要研究或利用各种人造的等离子体,必须先把它们制造出来;而要制造任何一种新的等离子体或者扩展它的性能参量,又往往必须对它先有一定的认识。由此可见,对于人造等离子体,只能采取边制造边研究,研究和制造循环结合、逐步前进的办法。例如,受控核聚变等离子体的研究,就是通过一代又一代的实验装置,来产生具有特定性能的等离子体,逐步提高它们的温度和约束程度。而每一代装置的设计,又必须在已有等离子体实验的基础上,通过理论方面的外推和定量演算,加以确定。特别是较大类型装置的建造,必须立足于各项经过试验的、成熟的工程技术,辅之以必需和能够及时开发出来的单项新技术,例如强流电子束和离子束技术。装置建成后,实验的第一步是使用各种仪器手段,对装置中产生的等离子体进行测量;测量数据要按照已有的理论进行处理,以得出装置中等离子体具体形成过程和现象细节性质的定性和定量的结果,这些就是等离子体诊断学的内容。对实验条件的调节和控制也必需有测量诊断的结果作为依据,然后方可接上现代的信息和控制技术,构成闭环的操作,从而推进实验研究。
实验结果要同参量条件相对应的理论分析进行对比校验,以判定实验及理论的前进方向。等离子体实验的因素复杂多变,难度大,精确度不高,而理论描述又远未完善;实验中意料之外的结果常会出现,而成为理论创新的前导。
(2) 理论描述包括近似方法和统计方法。
粒子轨道理论和磁流体力学都属于近似方法。粒子轨道理论是把等离子体看成由大量独立的带电粒子组成的集体,只讨论单个粒子在外加电磁场中的运动特性,而略去粒子间的相互作用,也就是近似地求解粒子的运动方程。这种理论只适用于研究稀薄等离子体。在一定条件下的稠密等离子体,通过每种粒子轨道的确定,也可对等离子体运动作适当的描写,也能提供稠密等离子体的某些性质。不过,由于稠密等离子体具有很强的集体效应,粒子间耦合得很紧,因此这种理论的局限性很大。
磁流体力学不讨论单个粒子的运动,而是把等离子体当作导电的连续媒质来处理,在流体力学方程中加上电磁作用项,再和麦克斯韦方程组联立,就构成磁流体力学方程组,这是等离子体的宏观理论。它适用于研究稠密等离子体的宏观性质如平衡、宏观稳定性等问题,也适用于研究冷等离子体中的波动问题。然而,由于它不考虑粒子的速度空间分布函数,因此,它无法揭示出波粒相互作用和微观不稳定性等一系列细致和重要的性质。
等离子体按其本性是一个含有大量带电粒子的多粒子体系,所以严格的处理方法就是统计方法,即求出粒子分布函数随时间的演化过程。这种理论就是等离子体动力论,也称为等离子体的微观理论。对于波动和微观不稳定性,动力论采用符拉索夫方程来研究。对于弛豫过程和输运问题,动力论采用福克-普朗克方程。
微观理论可以得到宏观理论所得不到的许多知识。例如在波动问题方面,只有动力论才能导出朗道阻尼。至于微观不稳定性,主要讨论速度空间中偏离平衡态所引起的不稳定性,这类问题是宏观理论无法研究的。从动力论方程出发,可以导出磁流体力学的连续方程、动量方程和能量方程。
(3) 数值计算现有的理论描述中,磁流体力学、符拉索夫方程、福克-普朗克方程都是非线性偏微分方程,包含很多参量,为了求出解析解,物理模型往往过分简化以至无法精确和全面地包罗各种效应,因此数值计算在等离子体研究中的作用越来越大。另外,由于高温等离子体的实验和诊断都较难进行,所以自70年代以来,发展了一种数值实验的方法。就是在大容量的计算机上,用大量粒子来模拟等离子体的运动,以研究它的宏观和微观不稳定性等问题。这已成为一种有力的研究方法。
发展前景:
自20世纪20年代特别是50年代以来,等离子体物理学已发展成为物理学的一个十分活跃的分支。在实验上,已经建成了包括一批聚变实验装置在内的很多装置,发射了不少科学卫星和空间实验室,从而取得大量的实验数据和观测资料。在理论上,利用粒子轨道理论、磁流体力学和动力论已经阐明等离子体的很多性质和运动规律,还发展了数值实验方法。半个多世纪来的巨大成就,使人们对等离子体的认识大大深化;但是一些已提出多年的问题,特别是一些非线性问题如反常输运等尚未得到完善解决,而对天体和空间的观测的进一步开展,以及受控热核聚变和低温等离子体应用研究的发展,又必定会带来更多新的问题。今后一个相当长的时期内,等离子体物理学将继续取得多方面的进展。
㈥ 关于等离子体物理学导论的一些题目答案
答:该粒子的能量从电场得到。因为在绝热压缩等离子体等离子体中μ不变现性要求KT随B的增加而增加,即等离子体的能量增加。又因为洛伦兹力总是与速度垂直,及洛伦兹力不做功。所以能量的增加与磁场无关。因为电场强度E的旋度等于磁感应强度B对时间的一阶导的相反数(麦克斯韦方程组的一个方程),电场能加速粒子,所以粒子的能量从电场得到!
明白?
㈦ 等离子体物理专业需要学过哪些基础课程
我只能说两句,也不是很清楚,我是物理的本科生,做的毕设是等离子体的。我认为量子力学和电动力学是必须,量子是俄罗斯人认可的,他们认为有本征解,电动是解反常输运的,还要会傅立叶变换。我的工作是用FORTRAN解的,美国人喜欢用程序解,估计你要看计算机编程的书。
四大力学:理论力学,电动力学,热力学与统计物理,量子力学
外加:原子物理和固体物理的一些基础知识,计算机编程也会用到很多(解反常输运)
你要知道,等离子态被称为物质的第四态,所以你多多少少要有一些固液气的概念
㈧ 什么是等离子体物理
等离子体物理是研究等离子体的形成及其各种性质和运动规律的学科。其应用前景目前集中在轻核聚变方面,即利用磁约束等离子体进行持续的核聚变反应。
等离子体物理是研究等离子体的形成及其各种性质和运动规律的学科。宇宙间的大部分物质处于等离子体状态。例如:太阳中心区的温度超过一千万度,太阳中的绝大部分物质处于等离子体状态。地球高空的电离层也处于等离子体状态
------------------------优普莱等离子体 专业从事等离子体研发。