Релятивистская плазма

Релятивистская плазма в физике — это плазма , для которой важны релятивистские поправки к массе и скорости частицы. Такие поправки обычно становятся важными, когда значительное количество электронов достигает скорости более 0,86 с ( фактор Лоренца $\gamma$=2).

Такая плазма может быть создана либо путем нагревания газа до очень высоких температур, либо путем воздействия пучка частиц высокой энергии. Релятивистская плазма с функцией теплового распределения имеет температуру выше 260 кэВ, или 3,0 ГК (5,5 миллиардов градусов по Фаренгейту), при которой примерно 10% электронов имеют $\gamma >2$. Поскольку эти температуры настолько высоки, большинство релятивистской плазмы малы и кратковременны и часто являются результатом воздействия релятивистского луча на какую-либо цель. (Более обыденно, «релятивистская плазма» может обозначать нормальную, холодную плазму, движущуюся со значительной долей скорости света относительно наблюдателя.)

Релятивистская плазма может возникнуть при столкновении двух пучков частиц на скоростях, сравнимых со скоростью света, а также в ядрах сверхновых. Плазма, достаточно горячая для того, чтобы частицы, отличные от электронов, были релятивистскими, встречается еще реже, поскольку другие частицы более массивны и, следовательно, требуют больше энергии для ускорения до значительной доли скорости света. (Около 10% протонов имели бы $\gamma >2$ при температуре 481 МэВ — 5,6 ТК необходимы еще более высокие энергии .) Для достижения кварк-глюонной плазмы .

Основные изменения в поведении плазмы по мере ее приближения к релятивистскому режиму заключаются в небольших модификациях уравнений, описывающих нерелятивистскую плазму столкновений и взаимодействий , а также сечений . Уравнения также могут нуждаться в модификациях для учета парного образования пар электрон-позитрон (или других частиц при самых высоких температурах).

плазмы Двойной слой с большим падением потенциала и разделением слоев может ускорять электроны до релятивистских скоростей и производить синхротронное излучение .

Приложения

• Лазерное ускорение Вейкфилда

Дальнейшее чтение

• Физика сегодня Том 56 № 3, с. 16 (март 2003 г.).
• Физика сегодня Том 56 № 6, с. 47 (июнь 2003 г.).