科学家发现等离子体的10个新相：获得聚变和等离子体科学的新见解

　　据外媒报道，科学家们发现了一种新的方法来对磁化等离子体进行分类，这可能会导致在地球上收集为太阳和恒星提供动力的核聚变能量方面的进展。美国能源部（DOE）普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）的理论家们发现，磁化等离子体有 10 个独特的新相，它们之间的转换可能对实际发展有重大的意义。

　　研究人员发现，不同相位之间的空间界限或过渡，将支持局部波的激发。”这些发现可能会导致这些奇异的激发在空间和实验室等离子体中的可能应用，”PPPL 的研究生和《自然通讯》上一篇概述该研究的论文的主要作者傅一晨（音译）说。“下一步是探索这些激发可以做什么以及如何利用它们。”

　　可能的应用包括利用激波在磁聚变等离子体中产生电流，或在聚变实验中促进等离子体旋转。然而，”我们的论文没有考虑任何实际应用，”该论文的合著者、傅一晨的顾问、物理学家秦洪（音译）说。”这篇论文是基本理论，技术将遵循理论理解。”

　　事实上，”等离子体中 10 个相的发现标志着等离子体物理学的一个主要发展，”秦洪说。”任何科学工作的第一步和最重要的一步是对被调查的对象进行分类。他说：“任何新的分类方案都将导致我们的理论理解的改进和随后的技术进步。”

　　秦洪以发现糖尿病的主要类型为例，说明分类在科学进步中发挥的作用。”他说：“在开发糖尿病的治疗方法时，科学家发现有三种主要类型。现在医疗工作者可以有效地治疗糖尿病患者。”

　　世界各地的科学家正在寻求在地球上产生的聚变，将轻元素以等离子体的形式–由自由电子和原子核组成的热的、带电的物质状态，构成可见宇宙的 99%–结合起来，释放出大量的能量。这种能量可以作为一种安全和清洁的动力源用于发电。

　　PPPL 所发现的等离子体相在技术上被称为 “拓扑相”，表示等离子体所支持的波的形状。物质的这一独特属性在 20 世纪 70 年代期间首次在凝聚态物理学科中被发现–普林斯顿大学的物理学家邓肯-霍尔丹因其开创性工作而分享了 2016 年诺贝尔奖。

　　秦洪表示，由相变产生的局部等离子体波是稳健和内在的，因为它们是 “拓扑保护 “的。他说：“发现这种受拓扑保护的激发存在于磁化等离子体中是一个很大的进步，可以为实际应用进行探索。”

　　对于研究第一作者傅一晨来说，“论文中最重要的进展是根据等离子体的拓扑特性来观察它，并确定其拓扑相。基于这些相位，我们确定了这些局部波的激发的必要和充分条件。至于这一进展如何应用于促进聚变能源研究，我们必须找出答案。”