利用雷射產生的鈾等離子體，會反應成更複雜的鈾化學反應！

2020-10-18 博科園

當能量在壓力下被添加到鈾中時，會產生衝擊波，即使是很小的樣本也會像小爆炸一樣蒸發。通過使用更小、可控的爆炸，物理學家可以在安全的實驗室環境中進行小規模測試，而以前只能在更大、更危險的爆炸實驗中進行測試。在本研究中，是雷射將能量沉積到目標上，但也會得到同樣鈾等離子體的形成和隨時間變化的演化，通過實驗室裡的這些小規模爆炸，可以理解類似的物理現象。

在一項新實驗中，科學家使用雷射對原子鈾進行燒蝕，竊取原子鈾的電子，直到原子鈾電離並變成等離子體，同時記錄等離子體冷卻、氧化和形成更複雜的鈾化學反應。在研究中將鈾的種類和反應路徑放在空間和時間的地圖上，以發現它們形成的時間是多少納秒，以及等離子體發展的哪個階段。在發表於《等離子體物理學》期刊上的研究論文中，作者們發現，鈾與不同比例的氧氣混合後，會形成更複雜的分子，如一氧化鈾、二氧化鈾和其他更大的組合。

科學家們使用了光發射，觀察激發態衰變為基態。鈾有92個電子和1600個能級，可以產生複雜的光譜，即使用高解析度的光譜也很難解釋。該研究著重研究了等離子體中的一次能量躍遷，仔細研究了等離子體羽流的形態、與不同濃度氧氣的碰撞相互作用，以及諸如羽流約束和粒子速度等其他因素，以繪製出從原子鈾到更複雜鈾氧化物物過程的的詳細圖景。

這些數據對於利用雷射探測材料並詳細描述其元素組成的技術具有重要意義，比如火星好奇號漫遊者上的雷射光譜系統。它還可以用於一種可攜式設備，通過測試濃縮鈾生產的證據來核查測量等。在這個問題上還有很多工作要做，這是一個科學問題，因為沒有人知道那些較高氧化物在可見光區域的光發射，研究人員希望提供數據來填補這些空白。

博科園｜研究/來自：美國物理學會

參考期刊《等離子體物理學》

DOI: 10.1063/1.5087704

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