Бегущие электроны
Термин «убегающие электроны» (RE) используется для обозначения электронов , которые подвергаются ускорению свободного падения в область релятивистских частиц . ВИЭ можно разделить на тепловые (более низкие энергии) и релятивистские. Считается, что изучение убегающих электронов имеет фундаментальное значение для нашего понимания физики атмосферы высоких энергий. [1] Их также можно увидеть в термоядерных устройствах токамаков , где они могут повредить реакторы.
Молния
[ редактировать ]Убегающие электроны являются основным элементом теории распространения молнии, основанной на убегающем пробое. Со времени Ч.ТР. Уилсона в 1925 г. работы [2] были проведены исследования с целью изучения возможности убегающих электронов, основанных на космических лучах или других источниках, инициирующих процессы, необходимые для генерации молнии. [3]
Внеземное явление
[ редактировать ]Молнии, вызванные бегством электронов, могут возникать не только на Земле, но и на четырех планетах-гигантах. Моделируемые исследования предсказывают, что процессы неконтролируемого распада, вероятно, будут происходить на этих газообразных планетах гораздо легче на Земле, поскольку порог начала неконтролируемого распада намного меньше. [4]
Плазма высокой энергии
[ редактировать ]Явление убегающих электронов наблюдалось в плазме высоких энергий . Они могут представлять угрозу для машин и экспериментов, в которых существует эта плазма, включая ИТЭР . Существует несколько исследований, изучающих свойства убегающих электронов в таких средах ( токамак ) с целью лучшего подавления вредного воздействия этих нежелательных убегающих электронов. [5] Недавние измерения показали более высокую, чем ожидалось, диффузию примесных ионов в плато убегающих электронов, возможно, из-за турбулентности. Выбор между впрыском газа с низким и высоким атомным номером (Z) для методов уменьшения разрушения требует лучшего понимания транспорта примесных ионов, поскольку эти ионы могут не полностью смешиваться при ударе, что влияет на предотвращение повреждения стенки убегающих электронов в концепциях больших токамаков. как ИТЭР. [6]
Компьютерное и численное моделирование
[ редактировать ]Это чрезвычайно сложное явление оказалось трудно смоделировать с помощью традиционных систем, но оно было частично смоделировано с помощью самого мощного в мире суперкомпьютера. [7] Кроме того, аспекты убегания электронов были смоделированы с использованием популярного модуля моделирования физики элементарных частиц Geant4 . [8]
Космические эксперименты
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Дуайер, Джозеф Р.; Смит, Дэвид М.; Каммер, Стивен А. (1 ноября 2012 г.). «Физика атмосферы высоких энергий: земные гамма-вспышки и связанные с ними явления» . Обзоры космической науки . 173 (1–4): 133–196. Бибкод : 2012ССРв..173..133Д . дои : 10.1007/s11214-012-9894-0 . ISSN 0038-6308 .
- ^ Уилсон, CTR (1925). «Ускорение β-частиц в сильных электрических полях, например, в грозовых облаках». Учеб. Кембриджская философия. Соц . 22 (4): 534–538. Бибкод : 1925PCPS...22..534W . дои : 10.1017/s0305004100003236 . S2CID 121202128 .
- ^ Гуревич, Ав; Милих, Гм; Руссель-Дюпре, Р. (1992). «Механизм убегающих электронов при пробое воздуха и предварительном кондиционировании во время грозы». Письма по физике . 165,5 (5–6): 463. Бибкод : 1992PhLA..165..463G . дои : 10.1016/0375-9601(92)90348-п .
- ^ Дуайер, Дж; Коулман, Л; Лопес, Р; Салех, З; Конча, Д; Браун, М; Рассул, Х (2006). «Безудержный пробой в атмосферах Юпитера» . Письма о геофизических исследованиях . 33 (22): L22813. Бибкод : 2006GeoRL..3322813D . дои : 10.1029/2006gl027633 .
- ^ Реукс, К.; Плюснин В.; Альпер, Б.; Алвес, Д.; Базылев Б.; Белоногий, Е.; Бобок, А.; Брезинсек, С.; Коффи, И.; Декер, Дж (01 сентября 2015 г.). «Генерация пучка убегающих электронов и смягчение его последствий во время сбоев в работе JET-ILW» . Ядерный синтез . 55 (9): 093013. Бибкод : 2015NucFu..55i3013R . дои : 10.1088/0029-5515/55/9/093013 . hdl : 11858/00-001M-0000-0029-04D1-5 . ISSN 0029-5515 . S2CID 92988022 .
- ^ Холлманн, ЕМ; Бортолон, А.; Эффенберг, Ф.; Эйдиетис, Н.; Шираки, Д.; Быков И.; Чепмен, Британская Колумбия; Чен, Дж.; Хаски, С.; Херфиндал, Дж.; Львовский А.; Марини, К.; Маклин, А.; О'Горман, Т.; Пандия, доктор медицины; Пас-Солдан, К.; Попович, Ж. (2 февраля 2022 г.). «Динамическое измерение транспорта примесных ионов на плато убегающих электронов в DIII-D» . Ядерный синтез . 29 (2): 022503. Бибкод : 2022PhPl...29b2503H . дои : 10.1063/5.0080385 . S2CID 246504822 .
- ^ Левко; Ятом; Вексельман; Глезье; Гурович; Красик (2012). «Численное моделирование генерации убегающих электронов в газах под давлением». Журнал прикладной физики . 111 (1): 013303–013303–9. arXiv : 1109.3537 . Бибкод : 2012JAP...111a3303L . дои : 10.1063/1.3675527 . S2CID 119256027 .
- ^ Скелтвед, Александр Броберг; Остгаард, Николай; Карлсон, Брант; Йестеланд, Томас; Селестин, Себастьян (2014). «Моделирование релятивистской лавины убегающих электронов и механизма обратной связи с помощью GEANT4» . Журнал геофизических исследований: Космическая физика . 119 (11): 9174–9191. arXiv : 1605.07771 . Бибкод : 2014JGRA..119.9174S . дои : 10.1002/2014JA020504 . ПМЦ 4497459 . ПМИД 26167437 .