Temperature relaxation in strongly-coupled binary ionic mixtures.
Temperature relaxation in strongly-coupled binary ionic mixtures.
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DOI：
10.1038/s41467-021-27696-5
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发表时间：
2022-01-10
影响因子：
16.6
通讯作者：
Bergeson SD
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sprenkle RT;Silvestri LG;Murillo MS;Bergeson SD
国家点火装置和直线加速器相干光源等新设施推动了高能量密度物质的前沿。这些设施为探索物质的极端状态提供了前所未有的机会，从低温固态系统到热的，密集的等离子体，并应用于惯性约束聚变和天体物理学。然而，在这些快速发展的系统中，我们对材料特性的理解仍然存在重大差距。特别是，强耦合库仑系统的非平衡输运性质仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们研究离子-离子温度弛豫的二元混合物，利用最近开发的双物种超冷中性等离子体。我们比较测量的弛豫速率与原子模拟和一系列流行的理论。我们的工作验证了模拟的假设和能力，并在这个政权的理论模型无效。这项工作说明了一种方法，精确确定详细的材料性质在库仑混合物在广泛的条件。大多数等离子体都是在非平衡状态下产生的，了解平衡的非平凡途径对于预测它们的时间演化特性至关重要。本文讨论了双组分超冷中性等离子体中的离子-离子温度弛豫。
New facilities such as the National Ignition Facility and the Linac Coherent Light Source have pushed the frontiers of high energy-density matter. These facilities offer unprecedented opportunities for exploring extreme states of matter, ranging from cryogenic solid-state systems to hot, dense plasmas, with applications to inertial-confinement fusion and astrophysics. However, significant gaps in our understanding of material properties in these rapidly evolving systems still persist. In particular, non-equilibrium transport properties of strongly-coupled Coulomb systems remain an open question. Here, we study ion-ion temperature relaxation in a binary mixture, exploiting a recently-developed dual-species ultracold neutral plasma. We compare measured relaxation rates with atomistic simulations and a range of popular theories. Our work validates the assumptions and capabilities of the simulations and invalidates theoretical models in this regime. This work illustrates an approach for precision determinations of detailed material properties in Coulomb mixtures across a wide range of conditions. Most plasmas are created in a nonequilibrium state and understanding the non-trivial pathway to equilibrium is critical for predicting their time-evolving properties. Here the authors discuss the ion-ion temperature relaxation in a dual-species ultracold neutral plasma.
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