Non-Neutral Plasma Physics III pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:American Institute of Physics

作者:Bollinger, J. J.; Bollinger, John J.; Spencer, Ross L.

出品人:

页数:488

译者:

出版时间:1999-12-21

价格:USD 130.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781563969133

丛书系列:

图书标签:

• Plasma Physics
• Non-Neutral Plasma
• Space Plasma
• Astrophysics
• Fusion
• Plasma Diagnostics
• Computational Physics
• Mathematical Physics
• Physics
• Applied Physics

《等离子体物理前沿：从微观粒子到宇宙尺度》 本书聚焦于现代等离子体物理研究中最具活力和前沿的几个领域，深入探讨了等离子体在不同尺度和应用中的丰富现象。我们旨在为读者提供一个全面而深刻的理解，揭示隐藏在看似混乱的等离子体粒子运动背后的深刻物理原理，以及它们如何在从实验室装置到浩瀚宇宙的各个角落发挥着至关重要的作用。 第一部分：微观等离子体动力学与凝聚态物理的交汇 在微观尺度上，等离子体的行为与经典的统计力学和凝聚态物理有着千丝万缕的联系。本部分将深入剖析朗缪尔波、离子声波等基本集体激发模式，并探索这些波动在非平衡等离子体中的传播、散射和耗散机制。我们将重点关注等离子体中的非线性现象，例如波包的自聚焦、湍流能量级串以及混沌动力学，这些现象在激光等离子体相互作用、惯性约束聚变以及空间等离子体环境中都扮演着关键角色。 特别地，我们将着重探讨电子和离子的输运性质。在强磁场或高密度等离子体中，量子效应变得不可忽略，例如量子霍尔效应在二维电子气中的体现，以及在强激光驱动下等离子体中的量子动力学。我们还将审视退凝聚等离子体，即粒子间相互作用比动能弱的系统，它们在宇宙早期的形成以及一些天体物理现象中具有重要意义。此外，对于强耦合等离子体，其中粒子间的库仑势能远大于动能，我们将讨论其独特的相变行为和集体激发。 本部分还将介绍等离子体在凝聚态物理中的新兴应用，例如在半导体器件制造中的等离子体刻蚀和沉积过程，以及在等离子体催化中的应用，例如通过等离子体活化分子，实现更高效的化学反应。我们还会触及等离子体微腔内的量子动力学，以及等离子体作为新型量子信息的载体和处理器的潜力。 第二部分：空间等离子体环境：从地球磁层到行星际介质 地球的磁层和行星际空间是巨大的天然等离子体实验室，它们为我们提供了研究极端等离子体现象的独特机会。本部分将详细阐述太阳风的起源、传播和演化，以及它与地球磁层、行星磁层之间的相互作用。我们将深入探讨磁场重联这一关键过程，它在加速粒子、驱动空间天气现象（如极光、地磁暴）中起着核心作用。 我们将考察太阳耀斑、日冕物质抛射（CME）等剧烈太阳活动产生的等离子体爆发，以及它们对地球空间环境的影响。磁层中的粒子加速机制，例如范艾伦辐射带中的粒子加速，以及冲击波在行星际空间中的传播和能量耗散，也将是讨论的重点。我们还会研究等离子体在行星际尘埃的形成和演化中的作用，以及其对空间探测任务的影响。 此外，本部分将扩展到更广阔的宇宙空间，探讨星际介质的等离子体性质，例如星际云的磁流体动力学行为，以及超新星爆发后形成的等离子体泡。我们将审视活动星系核（AGN）和类星体喷流中的相对论性等离子体，以及它们如何产生强大的射电辐射和高能粒子。黑洞吸积盘中的等离子体物理，例如其温度、密度分布以及磁场结构，也是本部分的重要内容。 第三部分：受控热核聚变：新能源的未来 受控热核聚变是人类解决未来能源危机的一项充满希望的途径。本部分将聚焦于实现聚变反应所面临的等离子体物理挑战。我们将详细介绍两种主要的聚变装置：磁约束聚变（如托卡马克和仿星器）和惯性约束聚变（如激光聚变）。 对于磁约束聚变，我们将深入研究等离子体的约束问题，包括磁场的拓扑结构、不稳定性（如宏观不稳定性、微观不稳定性）以及抑制这些不稳定的方法。我们将讨论等离子体加热技术，例如射频加热、中性束注入，以及燃料注入和排气系统。等离子体与壁相互作用（plasma-wall interaction）是限制装置寿命和性能的关键问题，我们将分析溅射、侵蚀、氢吸收等现象，并介绍相应的材料科学和工程解决方案。 对于惯性约束聚变，我们将详细分析高功率激光与靶丸相互作用的物理过程，包括激光吸收、电子加热、靶丸的内爆动力学以及聚变燃烧波的传播。我们将探讨等离子体密度和温度的极端条件，以及在这些条件下可能出现的各种不稳定性，例如激光驱动的不稳定性（如参量不稳定性）、流体动力学不稳定性（如瑞利-泰勒不稳定性）。 本部分还将探讨聚变等离子体的诊断技术，包括各种光谱仪、散射诊断、成像诊断等，它们对于理解和控制聚变等离子体至关重要。我们还会讨论聚变等离子体中的输运和耗散过程，以及如何通过优化设计和运行参数来提高聚变增益。 第四部分：等离子体天体物理：宇宙中的能量与物质 等离子体是构成宇宙绝大部分物质的形态，因此等离子体物理在天体物理学中占据着核心地位。本部分将从更宏观的视角审视等离子体的宇宙角色。我们将探讨恒星形成的等离子体过程，例如星云中的引力坍缩、原行星盘的形成以及恒星内部的核聚变反应。 我们将研究白矮星、中子星和黑洞等致密天体的表面和吸积盘中的等离子体物理，以及它们产生的X射线和伽马射线辐射。脉冲星的磁层和射电辐射机制，以及蟹状星云等超新星遗迹中的相对论性等离子体动力学，也将是本部分的重点。 我们还会深入研究星系团中的热等离子体，例如它们如何被暗物质和星系引力场影响，以及如何通过X射线观测来研究星系团的结构和演化。宇宙大尺度结构形成的等离子体效应，例如早期宇宙中的等离子体微波背景辐射（CMB）的涨落，以及其与普通物质和暗物质的相互作用，也将得到阐述。 最后，本部分将触及宇宙学中的等离子体谜团，例如暗物质和暗能量的性质是否与等离子体物理有关，以及宇宙早期等离子体的相变过程。本书旨在通过对这些广泛而深刻的议题的探讨，激发读者对等离子体物理世界的好奇心和探索欲，并展现其在理解我们所处的宇宙中所扮演的不可或缺的角色。

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