一种对磁化等离子体进行分类的新方法发现了 10 个以前未知的等离子体拓扑相。
了解更多关于这些阶段，特别是它们之间的转变，可以帮助等离子体物理学家追捕能量的白鲸——等离子融合。这是因为它们之间的过渡支持边缘模式，或者等离子体表面相交处的波。
这些奇异的激发可以拓宽磁化等离子体的潜在实际用途。
“这些发现可能导致这些奇异激发在太空和实验室等离子体中的应用。”物理学家傅一尘说普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）。
“下一步是探索这些激励可以做什么以及如何利用它们。”
最近的研究已经开始从拓扑角度考虑等离子体，即研究其内部波的形状。
然而，冷磁化等离子体中的拓扑相以及它们之间的转变尚未得到全面探索。这很重要，因为它可以帮助我们了解等离子体如何与其自身相互作用。
拓扑相图。 （付和秦，自然通讯，2021）
傅和他的同事、PPPL物理学家秦红试图用数学方法描述均匀磁场中冷等离子体的拓扑相。他们发现了 10 种不同的新相，由边缘模式（等离子体内两个拓扑不同区域之间的边界）分隔开。数值研究证实了两人的发现。
“等离子体 10 个相的发现标志着等离子体物理学的重大发展，”秦说。
“任何科学努力的第一步也是最重要的一步是对所研究的对象进行分类。任何新的分类方案都将导致我们理论理解的提高和随后技术的进步。”
论文中并未推测这些进步可能是什么，但存在一些有趣的可能性。等离子体通常被称为第四种一种气体，其中电子已从其中的原子中剥离，形成电离材料。
它在太空中含量丰富——事实上，它是在恒星中发现的物质状态，这是潜在等离子体技术的关键。
在等离子体核心深处，恒星融合原子核形成更重的元素，这一过程会产生大量能量。科学家们已经致力于地球上的等离子体聚变作为一种清洁且几乎无限的能源生产形式。
正如你可能想象的那样，这是极其困难。我们需要能够在比太阳更热的温度下维持稳定的等离子体足够长的时间，以产生和提取能量。有许多障碍，所以我们距离这个目标还很远——但更好地了解等离子体只能让我们更接近。
这项研究代表了朝这个方向迈出的一步。
“本文最重要的进展是根据等离子体的拓扑特性来研究等离子体并确定其拓扑相，”傅说。
“基于这些阶段，我们确定了激发这些局域波的必要和充分条件。至于如何应用这一进展来促进聚变能研究，我们必须找出答案。”
该研究发表于自然通讯。
