短脉冲激光在实验室天体物理方面的研究进展*
2021-04-15孙嘉宁袁大伟王菲鹿
天文研究与技术 2021年2期
孙嘉宁,袁大伟,王菲鹿
(1. 中国科学院光学天文重点实验室 (国家天文台),北京 100101;2. 中国科学院大学天文与空间科学学院,北京 100049)
高能量密度实验室天体物理是一门兴起于20世纪90年代的前沿交叉学科,主要依托大功率激光、磁箍缩、托克马克等装置,在实验室构造极端物理条件,模拟天体物理过程并解决相关问题。在实验室天体物理研究中,按照实验室和天体参数的范围和物理过程的类比程度,实验室与天体的研究目标之间的关系大致分为相同、相似、类似3种。 “相同” 是指天体环境与实验室环境相同,例如在实验室中构造与恒星内部或恒星大气等离子体的温度、密度一致的等离子体,用于研究恒星的物态方程、高温X射线热辐射的发射率、不透明度等。“相似” 是指在实验室中,部分参量无法与天体环境达到 “相同” 的程度,但是可以将这些参量按照一定的比例进行缩放,例如一些天体运动的尺度与时标远超过实验室尺度与时标,但是描述物质的动力学方程是一致的,在一定条件下,两者的物理参数能够通过标度变换联系起来。“类似” 是指目前没有找到标度变换规律,天体环境与实验室环境的现象类似,并且两者涉及的部分物理过程相同,也能将天体与实验室中的等离子体联系起来进行研究。实验室天体物理发展到今天,研究目标的范围非常广泛,包括恒星内部核反应、物态方程、天体不透明度、强辐射源附近光致电离等离子体光谱、超新星遗迹中流体力学不稳定性与无碰撞冲击波、致密天体的喷流、太阳耀斑的磁重联等。……
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