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韩国团队首次实验证明等离子体多尺度耦合现象

2025-09-23 11:20     来源:中国核技术网     韩国 等离子体

据相关消息,Yong-Seok Hwang(黄永硕)教授团队与亚太理论物理中心合作,首次通过实验证明了等离子体中的多尺度耦合现象,该成果发表于《自然》杂志。

首尔国立大学工程学院宣布,由核工程系黄永硕教授领导的联合研究团队与亚太理论物理中心(APCTP)合作,融合聚变实验和天体物理等离子体理论,实验证明了等离子体多尺度耦合这一长期存在的难题。此项研究由黄教授提议发起,由三名韩国研究人员独立完成。团队成员包括首尔国立大学BK助理教授、论文第一作者Jong Yoon Park博士,以及APCTP理论物理学家、论文通讯作者Young Dae Yoon博士。这一完全由韩国研究人员达成的成果,被视为里程碑,显著提升了韩国在全球等离子体科学技术研究领域的地位。

等离子体被称为“物质的第四态”,不同于固体、液体和气体。对于等离子体物理学家而言,解释微观不稳定性如何驱动宏观结构变化是一项艰巨挑战,多尺度耦合问题也因此成为该领域最基本、最长期存在的问题之一。但等离子体是核聚变反应的基本介质,也是宇宙中物质的主要状态,理解其多尺度耦合对推进聚变能技术和揭示宇宙起源至关重要。

朴博士和尹博士团队分析了首尔大学聚变装置获得的实验数据,并借助韩国聚变能源研究所的KAIROS超级计算机进行粒子模拟,验证了发现。结果表明,触发微观磁湍流时,磁重联会有效发生,进而诱导等离子体内宏观结构变化。联合研究团队首次证明,通过强电子束故意诱导的微观磁湍流可增加等离子体电阻率,驱动磁重联并最终产生大规模结构变化,这是等离子体多尺度动力学的直接实验实现和证明。

这项研究作为跨学科成果意义重大,将首尔国立大学聚变装置的实验操作与APCTP的理论模拟相结合。该成就也体现了首尔国立大学和APCTP致力于为青年科研人员提供国际化发展机会、促进跨学科合作的努力,是提升韩国科研人员全球竞争力、培养未来科技领袖的典型案例。

首尔国立大学BK助理教授Jong Yoon Park博士称,这一成果是核聚变和理论物理学专家无数次讨论辩论的结果,他们虽兴趣不同但最终达成共识,尤其为理解磁重联的开始提供了新线索,而磁重联在太阳耀斑和地磁风暴等宇宙现象中起关键作用。APCTP的Young Dae Yoon博士补充,希望此研究不仅能扩展等离子体物理学的解释框架,还能为新聚变技术的发展奠定基础。



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