【期刊】实验室中的天体物理：德克萨斯拍瓦激光装置首次获得类白矮星大气状态 | MRE
The following article is from MRE期刊 Author 蚂蚁
利用最先进的激光装置，获得与天体物理过程相同或相似的条件，是最近二十年激光等离子体物理学家和天体物理学家共同感兴趣的课题。最近，美国德克萨斯大学奥斯汀分校（The University of Texas at Austin）、洛斯阿拉莫斯国家实验室和SLAC国家加速器实验室的物理学家们在这方面的研究工作取得了重要进展，以Rebecca Roycroft为第一作者和通讯作者的相应论文“Experiments and simulations of isochorically heated warm dense carbon foam at the Texas Petawatt Laser”发表于MRE2021年第1期，科学之光（Scilight）对此进行了快速报道，以下为该报道中文译文。
在实验室开展类白矮星条件测量可以帮助人们获得那些由天文望远镜观测到的白矮星星体的质量。R. Roycroft等人证实了一种可以在实验室达到类白矮星大气和包层的温度和密度条件的方法。
利用德克萨斯拍瓦激光装置（Texas Petawatt Laser，TPWL）的超短超强激光，学者们产生了高强度质子束，可以近乎瞬时地将碳纳米泡沫加热至10000至12000 K的高温。接下来，他们测量了泡沫随时间膨胀过程中的温度下降过程，利用计算机模拟方法研究了该过程，并与已有的实验结果进行了比对。
R. Roycroft说：“这是首次在TPL装置上进行的碳纳米泡沫等容加热实验研究。” 而这一过程在传统加速器上是难以完成的，因为加速器的质子束脉冲时间太长，而材料在加热的过程中就已经开始膨胀了。
白矮星质量对理解重要的宇宙学问题如极端条件下的恒星物理学、银河系物质的化学分布等至关重要。而这项研究工作表明，类白矮星条件可以在TPL激光装置上获得。
R. Roycroft表示：“这项工作的下一步计划是将碳纳米泡沫加热至超过100 000 K的高温以匹配贫氢白矮星包层条件。”为了获得加热的泡沫密度和温度之间的关系，他们拟将温度测量和基于X射线成像的膨胀演化过程测量结合起来。
他们发展的这种等容加热研究平台也可以用于其它相对低温高密度条件下的材料状态方程研究之中。
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Aili McConnon
Texas Petawatt laser helps create laboratory conditions like those in a white dwarf star atmosphere
MRE论文原文
R. Roycroft, P. A. Bradley, E. McCary, B. Bowers, H. Smith, G. M. Dyer, B. J. Albright, S. Blouin, P. Hakel, H. J. Quevedo, E. L. Vold, L. Yin, and B. M. Hegelich， Experiments and simulations of isochorically heated warm dense carbon foam at the Texas Petawatt Laser, Matter and Radiation at Extremes(2020). https://doi.org/10.1063/5.0026595.
延伸阅读
Kun Xue, Zhen-Ke Dou, Feng Wan, Tong-Pu Yu, Wei-Min Wang, Jie-Ru Ren, Qian Zhao, Yong-Tao Zhao, Zhong-Feng Xu, and Jian-Xing Li， Generation of highly-polarized high-energy brilliant γ-rays via laser-plasma interaction, Matter and Radiation at Extremes 5, 054402 (2020); https://doi.org/10.1063/5.0007734E. D. Filippov, I. Yu. Skobelev, G. Revet, S. N. Chen, B. Khiar, A. Ciardi, D. Khaghani, D. P. Higginson, S. A. Pikuz, and J. Fuchs, X-ray spectroscopy evidence for plasma shell formation in experiments modeling accretion columns in young stars, Matter and Radiation at Extremes 4, 064402 (2019); https://doi.org/10.1063/1.5124350
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