隨著等離子體溫度的不斷升高,在溫度高達幾千萬度甚至幾億度的時候,原子核就能克服外界的斥力而聚合在一起。如果同時還有足夠的密度和足夠長的熱能約束時間,這種聚變反應就可以穩定而又持續地進行。一般情況下,把等離子體的溫度、密度和熱能約束時間的乘積稱為“聚變三重積”,當它達到1022時,聚變反應輸出的功率就等於為驅動聚變反應而輸入的功率,隻有超過這一基本值,聚變反應才能自動進行。核聚變作為21世紀理想的換代新能源,雖然對中國和亞洲對能源的巨大需求有著相當好的緩解作用,不過要實現聚變三重積卻沒有那麼容易,因此要使核聚變以一項新能源的麵貌出現,科學家還需要進一步努力。
2008年3月31日,中科院等離子體所科研人員,成功獲得了超過1分鍾的等離子體放電技術。這項技術是從超導托卡馬克的核聚變物理實驗裝置所獲得的。被命名為HT-7超導托卡馬克,是世界上第二個能產生分鍾量級的高溫等離子體的實驗裝置。在這個裝置中,等離子體放電時間最長達63.95秒。它是繼法國之後,世界上僅有的兩個可進行高參數穩態條件下等離子體物理研究的國際合作平台之一。
它利用環形超導磁場,對等離子體進行加熱、約束,從而創造可以控製的產生聚變的物理條件。這個裝置是由中科院等離子體研究所在1994年建成的,1995年投入運行。是一種麵向國際前沿,以先進運行模式、高參數穩態運行等,對未來核聚變反應堆有重大意義的課題所涉及的科學問題為研究主線而進行的。
2.等離子飛行技術
你知道軍事上應用的飛行器以及雷達有何神秘之處嗎?它們為什麼能夠探測到所需要的信息呢?其實,這些都是運用了隱形設計技術,但是這種隱形設計不是一般的技術,而是利用了等離子的高科技技術。對於傳統的飛行器隱形設計而言,主要著眼於外形設計和吸波塗料。而采用等離子技術的隱形飛行器設計,主要利用等離子體的獨特電磁學特性來進行研發的。
如果在等離子體中,入射電磁波的頻率大於某個臨界數值,它就可以進入等離子體進行傳播。隻是在傳播過程中,它所具有的能量將會隨著等離子體的吸收而不斷衰減;如果入射電磁波頻率小於這一數值,電磁波通常無法進入等離子層,而是在其表麵發生全反射。
與此同時,等離子體還會以電磁波反射體的形式對電磁波產生一定的幹擾作用,從而使電磁波的往返途徑發生彎曲。
如果等離子體層能夠用來代替傳統的吸波塗料,從而製成帶有等離子層的飛行器,那麼當敵方雷達頻率高於截止頻率時,雷達波進出等離子體層後能量將會嚴重衰減,而且還會使飛行器自身雷達反射信號大大減弱;而當敵方雷達頻率低於截止頻率時,等離子體層將使雷達波傳播途徑發生彎曲,在這種情況下,雷達將接收不到反射波。即使接收到了,雷達得到的也將是飛行器的虛像位置,而並不是實際位置。飛行器等離子隱形技術的基本原理就是這樣的。
等離子不僅用在軍事上,而且就連最普通的航天事業也有很大的發展!在航天技術中,有很多問題都與等離子體有著密切關係。
在宇宙空間中,地球大氣層以外的空間基本上是處於等離子態的。也就是說,航天飛行器的飛行環境是等離子態的環境。
在稠密的大氣層中,飛行器飛行的時候,能夠與空氣發生“摩擦”從而形成等離子體,例如像推進器等一類的高技術就更離不開等離子體技術了。因此,發展等離子體技術是航天技術發展的基礎。
3.物質的第五形態
如果你想要知道物質的第五形態,首先要知道什麼是“玻色——愛因斯坦凝聚體”。
實際上,它也是物質的一種形態,由於這一理論是愛因斯坦推廣而來的,因此也被稱為“玻色——愛因斯坦凝聚體”。該理論預言,如果某些原子氣體能夠冷卻到足夠低的溫度,那麼這些原子就會突然以足夠低的溫度進行凝聚,原來不規則的氣態物質瞬間就會轉化為高度有序的固態物質。這種固態物質就是玻色——愛因斯坦凝聚體,是一種宏觀的量子狀態物質。可以這樣說,該凝聚體中的所有顆粒都處於能量的最低態,並且其物理性質也相同。另外,物質之間的各個部分與其他部分也有一定的關聯性,這種關聯是一種相幹性(關聯的程度)的體現,它能將玻色凝聚體分成兩團,並使它們相互重疊,因此我們能夠明顯地看到凝聚體中有一幹涉條紋。
玻色——愛因斯坦凝聚態,是一種非常奇特的物質形態,組成它的原子集體步調很一致,因此這些原子內部沒有任何阻力。然而奇怪的是,這些原子之間雖然沒有阻力,但是它們並不會亂動,因此可以用於設計精確度比較高的原子鍾以及太空航行的精確定位之中。另外,它的凝聚效應也可以形成一束沿一定方向傳播的宏觀電子對波,該電子對波帶有一定的電,在傳播中能夠形成一束不帶電壓的宏觀電流。更讓人驚奇的是,玻愛凝聚態的原子物質還能表現出光子一樣的特性。哈佛大學的兩個研究小組利用這種特性使光的速度降為零,從而將光儲存起來。