等离子体可以被磁场约束吗（扭曲磁场可实现极高的等离子体压缩）

密歇根大学领导的研究表明，对等离子体的磁压缩进行新的改造可以改善材料科学，核聚变研究，X射线产生和实验室天体物理学，下面我们就来聊聊关于等离子体可以被磁场约束吗?接下来我们就一起去了解一下吧!

等离子体可以被磁场约束吗

密歇根大学领导的研究表明，对等离子体的磁压缩进行新的改造可以改善材料科学，核聚变研究，X射线产生和实验室天体物理学。

研究表明，弹簧形磁场减少了在磁力线之间滑出的等离子量。

等离子体被称为物质的第四态，是一种非常热的气体，其电子会脱离其原子。研究人员使用磁压缩来研究极端等离子体状态，在该状态下密度足够高，以至于量子力学效应变得重要。由于重力的压缩，这种状态自然发生在恒星和气体巨型行星内部。

密西根州大学核工程与放射科学副教授赖安·麦克布赖德（Ryan McBride）领导的研究小组测试了通过向等离子圆柱体施加磁场来实现这种状态的方法。当磁场在圆柱体的表面上发现细小的凹痕并切入其中时，这些圆柱体会以“香肠连接”的方式破裂。（技术术语为“香肠不稳定性”。）

麦克布赖德说：“这就像是要用手挤一根软黄油。” “黄油在你的手指间挤出来。”

麦克布赖德类比中的黄油是血浆，手指是磁场线。他的小组正在寻找一种方法，以防止磁场深入圆柱体中的缺陷，而是使磁场更均匀地压在圆柱体的外表面上。他们通过将磁场扭曲成螺旋形，即弹簧状，并改变螺旋压在等离子圆柱体上的角度来做到这一点。这使得磁场很难切入-磁场跨过许多草皮移动，而不是压入任何一个草皮太长时间。

在这些实验中测试的最扭曲的磁性结构将逃逸的等离子体触手的长度减少了约70％。该研究是与桑迪亚国家实验室和康奈尔大学等离子研究实验室合作完成的。

该团队通过改变超过100万安培的电流流过压缩装置的方式来改变磁场的形状。电流通常流过将被压缩的中心圆柱体，然后通过围绕中心圆柱体的直“返回电流”柱向下流动。这产生了围绕中心圆柱体的圆柱磁场。为了将圆柱磁场转换成螺旋线，研究小组扭曲了中心圆柱周围的回流柱。中心圆柱体开始时是金属箔，但是巨大的电流很快将金属转化为等离子体。他们在康奈尔光束研究加速器上进行了实验。

该论文的第一作者，博士学位的保罗·坎贝尔说：“设计回流电流结构是一种有趣的平衡方法。” 密西根大学核工程和放射科学专业的学生。“我们不确定是否可以对这些结构进行机械加工，但幸运的是，金属3D打印技术已经发展到足以使我们能够进行印刷的程度了。”

坎贝尔解释说，当结构扭曲得更多时，流过它们的电流就更少了，因此必须将色谱柱放置在离爆破等离子体更近的位置以进行补偿。同时，他们需要结构上的空隙，以便他们可以了解内爆的情况。

为了复制恒星内部的条件，磁力压缩是一种压缩核聚变燃料（通常是氢的变体）的方法，以研究为恒星提供动力的过程。该技术还可以产生强大的X射线爆发，并模拟天体物理学现象，例如黑洞附近的等离子流。

关于该研究的论文“通过动态螺杆夹紧来稳定衬套内爆”已被《物理评论快报》接受。这项研究还将在2020年11月举行的美国物理学会等离子体物理分会年会上的邀请演讲中进行介绍。

该研究由美国国家科学基金会和能源部资助。所表达的观点，发现，结论或建议仅为作者的观点，不一定反映美国国家科学基金会或美国能源部的观点。