Relativistisk plasma

Relativistiska plasma i fysik är plasma för vilka relativistiska korrigeringar av en partikels massa och hastighet är viktiga. Sådana korrigeringar blir vanligtvis viktiga när ett betydande antal elektroner når hastigheter högre än 0,86 c ( Lorentz-faktor $\gamma$ =2).

Sådana plasma kan skapas antingen genom att värma en gas till mycket höga temperaturer eller genom inverkan av en högenergipartikelstråle. Ett relativistiskt plasma med en termisk fördelningsfunktion har temperaturer högre än runt 260 keV, eller 3,0 GK (5,5 miljarder grader Fahrenheit), där ungefär 10 % av elektronerna har $\gamma >2$ . Eftersom dessa temperaturer är så höga är de flesta relativistiska plasman små och korta och är ofta resultatet av en relativistisk stråle som träffar något mål. (Mer vardagligt, "relativistisk plasma" kan beteckna en normal, kall plasma som rör sig med en betydande bråkdel av ljusets hastighet i förhållande till observatören.)

Relativistiska plasma kan uppstå när två partikelstrålar kolliderar med hastigheter som är jämförbara med ljusets hastighet och i supernovornas kärnor. Plasma som är tillräckligt varma för att andra partiklar än elektroner ska vara relativistiska är ännu mer sällsynta, eftersom andra partiklar är mer massiva och därför kräver mer energi för att accelerera till en betydande del av ljusets hastighet. (Omkring 10 % av protonerna skulle ha $\gamma >2$ vid en temperatur av 481 MeV - 5,6 TK .) Ännu högre energier är nödvändiga för att uppnå en kvark-gluonplasma .

De primära förändringarna i en plasmas beteende när den närmar sig den relativistiska regimen är små modifieringar av ekvationerna som beskriver ett icke-relativistiskt plasma och till kollisions- och interaktionstvärsnitt . Ekvationerna kan också behöva modifieras för att ta hänsyn till parproduktion av elektron-positronpar (eller andra partiklar vid de högsta temperaturerna).

Ett plasmadubbelskikt med en stor potentiell droppe och skiktseparation, kan accelerera elektroner till relativistiska hastigheter och producera synkrotronstrålning .

Ansökningar

• Laser Wakefield Acceleration

Se även

• Lista över plasma (fysik) artiklar

Vidare läsning

• Physics Today Vol 56 nr 3, sid. 16 (mars 2003).
• Physics Today Vol 56 nr 6, sid. 47 (juni 2003).