Experimental Study of the Dynamics in the Formation of Ultracold Plasma

来源 :中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiwei5520
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
超冷等离子体是一种特殊的强耦合等离子体,其中离子和电子的温度远低于传统等离子体,因而其具有相对极长的演化时间,并且体现出强的库仑耦合效应。通过超冷等离子体研究强耦合效应还有许多优点,例如:等离子体初始状态可控、离子温度低而且演化时间尺度长、相对成熟的实验平台以及宽泛可调的参数空间等等。因而,超冷等离子体为实验和理论研究强耦合等离子体物理提供了一个特殊和理想的平台。本文主要研究超冷等离子体的产生动力学,实验通过激光电离磁光阱中冷原子的方法和冷里德堡原子自发演化的方法获得了超冷等离子体,并在两种实验方案中测量了不同条件下等离子参数的变化,重点讨论了超冷等离子体产生过程中起重要作用的物理过程和机制。利用磁光阱冷却囚禁的Rb-87原子的密度和温度分别为1010 cm-3和500μK。实验中可控制的物理参量包括:电子的初始动能(温度)、离子/电子的初始密度、里德堡原子能级和原子数布局、以及外加电场场强等。首先,我们利用光电离冷原子的方法产生了超冷等离子体,测量了等离子体的寿命和阈值离子数等参数,并利用库仑势阱模型和自相似扩散模型对实验结果进行了拟合和解释,对等离子体产生过程中重要物理过程,如:三体复合、无序诱导加热、以及离子的动能振荡等,的现象和物理机制进行了讨论。此外,我们还利用外部直流电场作为一种工具来调整的超冷等离子体中的库仑势阱深度,并研究了其对超冷等离子状态的影响。其次,我们还通过冷里德堡气体自发演化的方法产生了超冷等离子体,并利用场电离里德堡原子的方法测量了高密冷里德堡原子演化后的态分布,重点讨论了里德堡原子演化过程中起重要作用的碰撞过程。研究发现:主导里德堡态原子演化的碰撞过程随里德堡态主量子数n变化很明显,低n里德堡原子中彭宁碰撞电离作用很明显,中n里德堡原子中偶极-偶极相互作用很重要,而电子-里德堡原子碰撞主导高n里德堡原子的演化。我们还通过调节里德堡原子初始态布局、密度和碰撞时间等参数,研究了里德堡-里德堡碰撞过程对里德堡原子自发演化的影响。简而言之,我们通过两种方法产生了超冷等离子体,并测量了不同条件下等离子参数的变化,结合库仑势阱模型对超冷等离子体产生过程中的物理过程和机制进行了讨论。基于此工作,我们将进一步研究超冷等离子体扩散过程中的动力学。更详细的中文介绍请参见论文附录。
其他文献
泊松比是表征材料变形量的重要参数,但是常规材料的泊松比值仅在[-1,0.5]之间。突破传统材料的泊松比范围限制,开发具有泊松比调控特性的超材料,对于航空航天、汽车、医疗、能源等领域具有重要意义。三角形和蜂窝点阵结构具有进行平面超材料结构设计的诸多优点,如完备的理论基础、结构简单且易于制备。但目前制备的这类超材料的泊松比范围仅在[-4,1]之间,其泊松比调控能力未充分被发掘。此外,工程中常用的曲面圆
p53作为重要的肿瘤抑制因子,几乎在所有的人类肿瘤中都出现功能缺失。目前已有许多p53的激活剂被开发成肿瘤治疗药物,但是由于激活p53对正常组织带来的安全问题限制了其治疗效果。MDM2和MDMX是p53关键的两个负调控蛋白,MDM2与MDMX形成异源二聚体负责p53最核心的调控机制。对于生理状态下MDM2/MDMX异二聚体在成体中对p53的调控作用鲜有研究。肿瘤细胞与周围的基质组织和浸润的免疫细胞
核能是一种安全、可大规模利用的清洁能源,发展核能对于维护国家主权、保护生态环境和促进科技进步等方面具有十分重要的作用。得益于铅铋合金(Lead-Bismuth Eutectic,LBE)传热性能好、沸点高和化学活性低等优点,铅冷快堆(Lead-cooled Fast Reactor,LFR)被遴选为第四代反应堆系统之一和加速器驱动嬗变研究装置(China initiative Accelerato
极紫外光的单光子能量足以电离大部分原子分子的外层价电子,在原子分子光物理基础研究中具有重要的应用价值。目前最主要的极紫外光源,是同步辐射和自由电子激光这样的大科学装置,建造及运营维护成本极高。而超快强激光场中的高次谐波过程,可以在桌面化尺度,产生高度相干且脉冲时间超短的极紫外光,是近些年极紫外光源发展的重要趋势。本论文工作基于高次谐波的单色化,搭建了一套桌面化超快极紫外光源系统;并结合先进的反应显
前列腺癌是全球男性第二大常见癌症。在中国,国家癌症中心发布的最新全国癌症统计报告明确指出,男性前列腺癌近年来的上升趋势明显,已位居男性发病第六位,在未来的肿瘤防控中应该重点关注。放疗具有疗效好、适应症广且并发症少等特点,是一种最常见的、疗效明确的前列腺癌治疗方法。然而,大约有三分之一的前列腺癌患者最终会出现放疗后复发。因此,如何提高前列腺癌的放射治疗效果,有效杀伤肿瘤细胞,仍然是目前临床医生和科研
配备电子冷却器的重离子冷却存储环为电子离子复合精密谱学实验提供了绝佳的实验平台,其具有高真空低本底、高精度、大范围能量调制、直接获得绝对复合速率系数等优点。本文基于兰州重离子冷却储存环HIRFL-CSRm开展了类锂Ca17+和类氟Fe17+离子的双电子复合(DR)精密谱学实验,此外,还开展了几种高电荷态离子的辐射复合(RR)增强效应的研究,主要结果包括以下两个部分:第一部分是类锂Ca17+与类氟F
自然界生物体中离子通道的离子和分子定向输运对于生物系统起着信号传导、能量转移等作用。受生物体中离子通道的启发,研究者们利用各种材料制备了多种人工纳米孔道,如高分子膜离子径迹纳米孔、生物蛋白分子纳米孔、无机材料微纳加工纳米孔等。这些纳米孔道的材料性质、表面属性和形状结构与其特异性紧密相关,在能量转换、响应性纳米开关、DNA检测和离子、分子的筛选方面显示出了优异的性能,部分研究已经初步实现了产业化。基
在中子数N=126附近的轻锕系核区,α衰变是原子核主要的衰变模式之一。由于α衰变可以发生在母核与子核的不同能级之间,因此人们在实验上可以观测到α衰变能谱的精细结构。α衰变的精细结构直接反映了原子核内部分立的能级状态,是获取原子核结构信息的重要手段。本论文研究工作是在兰州充气反冲谱仪SHANS(Spectrometer for Heavy Atoms and Nuclear Structure)上开
我国正在设计和建造新一代强流重离子加速器装置(HIAF),其中增强器(BRing)是HIAF加速器系统的主加速器,能够加速从质子到铀的高流强束流,设计流强为1.0×1011ppp(238U34+)。如此高的流强指标对BRing注入系统提出了更高的注入增益要求。因此,为了获得高的累积流强,BRing采用了双平面涂抹多圈注入。该方法与常规注入方法不同,同时开发利用了水平和垂直相空间,从而获得了更高的累
随着核科学与核技术在医药卫生、工农业以及生命科学等领域的广泛应用,辐射不仅给人类带来了便利,同时也增加了人们暴露于辐射产生的风险。电离辐射可对机体造成放射性损伤,尤其是心脑血管系统的损伤。因此,加深对因辐射引起的机体损伤机制的了解,更有助于寻求合理的防护措施以及安全有效的辐射防护剂提供理论依据。本文采用斑马鱼这一新型模式生物为研究对象,探讨不同电离辐射对胚胎发育的影响,同时对辐射损伤的分子机制进行