stringtranslate.com

Убегающие электроны

Термин «убегающие электроны » (УЭ) используется для обозначения электронов , которые подвергаются ускорению свободного падения в область релятивистских частиц . УЭ можно классифицировать как тепловые (с более низкой энергией) или релятивистские. Считается, что изучение убегающих электронов имеет основополагающее значение для нашего понимания физики атмосферы высоких энергий. [1] Они также наблюдаются в термоядерных установках токамака , где они могут повредить реакторы.

Молния

Убегающие электроны являются основным элементом теории распространения молнии, основанной на убегающем пробое. Со времени работы CTR Wilson в 1925 году [2] были проведены исследования по изучению возможности убегающих электронов, основанных на космических лучах или иных, инициировать процессы, необходимые для генерации молнии. [3]

Внеземное явление

Молнии, вызванные убеганием электронов, могут происходить на четырех гигантских планетах, помимо Земли. Моделированные исследования предсказывают, что процессы убегающего пробоя, вероятно, будут происходить на этих газообразных планетах гораздо легче, чем на Земле, поскольку порог для начала убегающего пробоя гораздо меньше. [4]

Высокоэнергетическая плазма

Феномен убегающих электронов наблюдался в плазме высокой энергии . Они могут представлять угрозу для машин и экспериментов, в которых существует эта плазма, включая ИТЭР . Существует несколько исследований, изучающих свойства убегающих электронов в этих средах ( токамак ), в поисках лучшего подавления пагубных эффектов этих нежелательных убегающих электронов. [5] Недавние измерения показывают более высокую, чем ожидалось, диффузию примесных ионов в плато убегающих электронов, возможно, из-за турбулентности. Выбор между инжекциями газа с низким и высоким атомным числом (Z) для методов смягчения сбоев требует лучшего понимания транспорта примесных ионов, поскольку эти ионы могут не полностью смешиваться при ударе, влияя на предотвращение повреждения стенок убегающими электронами в больших концепциях токамака, таких как ИТЭР. [6]

Компьютерное и численное моделирование

Это чрезвычайно сложное явление оказалось трудно моделировать с помощью традиционных систем, но его частично удалось смоделировать с помощью самого мощного в мире суперкомпьютера. [7] Кроме того, аспекты убегания электронов были смоделированы с помощью популярного модуля моделирования физики частиц Geant4 . [8]

Космические эксперименты

Ссылки

  1. ^ Дуайер, Джозеф Р.; Смит, Дэвид М.; Каммер, Стивен А. (1 ноября 2012 г.). «Физика высоких энергий в атмосфере: вспышки гамма-излучения на Земле и связанные с ними явления». Space Science Reviews . 173 (1–4): 133–196. Bibcode : 2012SSRv..173..133D. doi : 10.1007/s11214-012-9894-0 . ISSN  0038-6308.
  2. ^ Уилсон, CTR (1925). «Ускорение β-частиц в сильных электрических полях, таких как поля грозовых облаков». Proc. Cambridge Philos. Soc . 22 (4): 534–538. Bibcode :1925PCPS...22..534W. doi :10.1017/s0305004100003236. S2CID  121202128.
  3. ^ Гуревич, Ав; Милих, Гм; Руссель-Дюпре, Р. (1992). «Механизм убегающих электронов пробоя воздуха и прекондиционирование во время грозы». Physics Letters . 165.5 (5–6): 463. Bibcode :1992PhLA..165..463G. doi :10.1016/0375-9601(92)90348-p.
  4. ^ Дуайер, Дж.; Коулман, Л.; Лопес, Р.; Салех, З.; Конча, Д.; Браун, М.; Расул, Х. (2006). «Убегающий пробой в атмосферах Юпитера». Geophysical Research Letters . 33 (22): L22813. Bibcode : 2006GeoRL..3322813D. doi : 10.1029/2006gl027633 .
  5. ^ Reux, C.; Plyusnin, V.; Alper, B.; Alves, D.; Bazylev, B.; Belonohy, E.; Boboc, A.; Brezinsek, S.; Coffey, I.; Decker, J (2015-09-01). "Генерация пучка убегающих электронов и смягчение последствий во время сбоев в работе JET-ILW". Nuclear Fusion . 55 (9): 093013. Bibcode : 2015NucFu..55i3013R. doi : 10.1088/0029-5515/55/9/093013. hdl : 11858/00-001M-0000-0029-04D1-5 . ISSN  0029-5515. S2CID  92988022.
  6. ^ Hollmann, EM; Bortolon, A.; Effenberg, F.; Eidietis, N.; Shiraki, D.; Bykov, I.; Chapman, BE; Chen, J.; Haskey, S.; Herfindal, J.; Lvovskiy, A.; Marini, C.; McLean, A.; O'Gorman, T.; Pandya, MD; Paz-Soldan, C.; Popović, Ž. (2022-02-02). "Динамическое измерение транспорта примесных ионов на плато убегающих электронов в DIII-D". Nuclear Fusion . 29 (2): 022503. Bibcode : 2022PhPl...29b2503H. doi : 10.1063/5.0080385 . S2CID  246504822.
  7. ^ Левко; Ятом; Вексельман; Глезье; Гурович; Красик (2012). «Численное моделирование генерации убегающих электронов в сжатых газах». Журнал прикладной физики . 111 (1): 013303–013303–9. arXiv : 1109.3537 . Bibcode :2012JAP...111a3303L. doi :10.1063/1.3675527. S2CID  119256027.
  8. ^ Скелтвед, Александр Броберг; Остгаард, Николай; Карлсон, Брант; Йестеланд, Томас; Селестин, Себастьен (2014). «Моделирование лавины релятивистских убегающих электронов и механизма обратной связи с помощью GEANT4». Журнал геофизических исследований: космическая физика . 119 (11): 9174–9191. arXiv : 1605.07771 . Bibcode : 2014JGRA..119.9174S. doi : 10.1002/2014JA020504. PMC 4497459. PMID  26167437 .