发现意外的电流可以稳定融合反应 - 使融合能量驱使太阳到地球上

艺术家的电流渲染流过Tokamak Fusion设施。

电流无处不在，从供应到控制燃料融合反应的等离子体，以可能产生巨大的宇宙磁场。现在，美国能源部（DOE）普林斯顿等离子物理实验室（PPPL）的科学家们发现电流可以以前所未有的方式形成。新颖的发现可以使研究人员更大的能力将融合能量带到地球上的融合能力。

“了解哪种过程在血浆中产生电流和哪些现象可能会干扰它们，”普林斯顿大学的研究生，普林斯顿大学的血浆物理学和纸张的主要作者作为纸张的特色文章中的纸张，伊恩·奥克斯。“它们是我们用于控制磁性融合研究中等离子体的主要工具。”

研究生伊恩ochs。

融合是粉碎血浆形式的光元素的过程 - 热，充电的物质状态，由自由电子和原子核产生大量能量组成。科学家们正在寻求复制融合，以便为生成电力的几乎取之不尽的权力供应。

在被称为Tokamaks的甜甜圈形融合设施中的等离子体中出现意外的电流。当特定类型的电磁波时，电流发展，例如无线电和微波炉发射的那些，可以自发地形成。这些波推动了一些已经移动的电子，“骑在冲浪板上的冲浪者就像冲浪者一样，”Ochs说。

但这些波浪的频率很重要。当频率很高时，波导致一些电子向前移动并且其他电子向后移动。这两个动作互相消除，没有发生电流。

然而，当频率低时，波浪在电子核上向后推动，或者在原子核上向后推，毕竟产生净电流。OCH发现当低频波是一种称为“离子声波”的特定类型时，研究人员令人惊讶地创造这些电流。

该发现的重要性从实验室的相对较小的规模延伸到大规模的宇宙。“在不同的尺度上有整个宇宙中的磁场，包括星系的大小，我们真的不知道他们在那里了，”Ochs说。“我们发现的机制可以帮助种子宇宙磁场，并且任何可能产生磁场的新机制都对天体物理学界有趣。”

PPPL物理学家Nathaniel Fisch是血浆物理学计划的主任。

铅笔和纸计算的结果包括数学表达式，使科学家能够计算这些电流的能力，这些电流在没有电子直接相互作用，发展和生长的情况下发生这种电流。“这些表达的配方并不简单，”Ochs说。“我们不得不凝结调查结果，这样他们就会足够清楚并使用简单的表达来捕获关键物理学。”

结果深化了对基本物理现象的理解，也是出乎意料的。OCH表示，它们似乎与当前驱动器需要电子碰撞的传统观念相矛盾。

“波浪可以驱动等离子体中任何电流的问题实际上非常深刻，达到了血浆中海浪的基本相互作用，”纸张的共鸣，教授和天体物理科学部的教授和联系人等离子体物理计划主任。“用数学严谨的统一，教学时尚的ochs源于这些效果有时是如何平衡的，而且这些效果有时如何融合允许形成净电流。”

这些调查结果为未来的研究奠定了基础。“是什么特别令我兴奋的是，”弗里奇说：“奥克斯建造的数学形式与他所获得的物理直觉和见解一起，现在将他放在一个挑战或甚至坚定的基础上的位置在等离子体中具有共振颗粒的波的相互作用中更加好奇的行为。“

参考：“通过IAN E. Ochsa和Nathaniel J.Fisch，2020年6月22日，Plasmas.doi的物理学，”由未攀火的碰撞等离子体静电波的动量交换电流驱动
10.1063/5.0011516