Ein magnetischer Spiegel ist eine magnetische Feldkonfiguration, wo sich die Feldkraft ändert, wenn sie eine Feldlinie vorankommt. Die Spiegelwirkung läuft auf eine Tendenz für beladene Partikeln hinaus, um zurück vom hohen Feldgebiet zu springen.

Angeklagte Partikeln mit einer Geschwindigkeitsteilsenkrechte zum Feld werden um eine Feldlinie in einer allgemein kreisförmigen oder spiralenförmigen Bahn und so Probe einige der Feldlinien kreisen, die zusammenlaufen, um den Feldanstieg zu schaffen. Der radiale Bestandteil dieser Feldlinien, die mit der scheitelwinkligen Bewegung der Partikel verbunden sind, wird auf eine Kraft-Parallele zum Feld und geleitet zum Gebiet der kleineren Feldkraft hinauslaufen.

Eine mathematischere Behandlung der Spiegelwirkung beschreibt es infolge des adiabatischen invariance des magnetischen Moments. Für ein gegebenes Spiegelverhältnis (die maximale Feldkraft, die durch die minimale Feldkraft geteilt ist), werden Partikeln mit einem Wurf-Winkel (Winkel zwischen der Partikel-Geschwindigkeit und dem magnetischen Feld) größer als ein kritischer Wert widerspiegelt, diejenigen mit einem kleineren Wurf-Winkel werden flüchten. In der besonderen Einzelheit,

Dieses Ergebnis kann überraschend sein, weil man intuitiv erwarten könnte, dass schwerere und schnellere Partikeln oder diejenigen mit weniger elektrischer Anklage, härter sein würden nachzudenken, oder dass ein kleineres magnetisches Feld Partikeln weniger effizient widerspiegeln würde. Jedoch muss es nicht vergessen werden, dass der gyroradius ρ = mv/qB in jenen Verhältnissen auch größer ist, so dass der radiale Bestandteil des magnetischen durch die Partikel gesehenen Feldes auch größer ist. Es ist wahr, dass das minimale Volumen und die magnetische Energie für den Fall von schnellen Partikeln und schwachen Feldern größer sind, aber das erforderliche Spiegelverhältnis bleibt dasselbe.

In den 1960er Jahren und 1970er Jahren wurde magnetische Spiegelbeschränkung als eine lebensfähige Technik betrachtet, um Fusionsenergie zu erzeugen. Das Konzept wurde schließlich größtenteils aufgegeben, weil es sich erwiesen hat, unpraktisch zu sein, um den notwendigen non-Maxwellian Geschwindigkeitsvertrieb aus mehreren Gründen aufrechtzuerhalten. Erstens, statt vieler hoher Energieionen, die einander schlagen, hat sich die Ion-Energie in eine Glockenkurve ausgebreitet. Die Ionen dann thermalized, den grössten Teil des Materials zu kalt verlassend, um durchzubrennen. Kollisionen haben auch die beladenen Partikeln so viel gestreut, dass sie nicht enthalten werden konnten. Letzt haben Geschwindigkeitsrauminstabilitäten zur Flucht des Plasmas beigetragen. (Für einen modernen Versuch, sieh das Polygut elektrostatische Trägheitsbeschränkungsdesign durch Robert Bussard.)

Magnetische Spiegel spielen eine wichtige Rolle in anderen Typen von magnetischen Fusionsenergiegeräten wie tokamaks, wo das toroidal magnetische Feld auf der Innenbordseite stärker ist als auf der Außenbordseite. Die resultierenden Effekten sind als neoklassizistisch bekannt.

Magnetische Spiegel kommen auch in der Natur vor. Elektronen und Ionen im magnetosphere werden zum Beispiel hin und her zwischen den stärkeren Feldern an den Polen springen.

Magnetische Flaschen

Eine magnetische Flasche ist die Überlagerung von zwei magnetischen Spiegeln. Zum Beispiel werden zwei parallele durch eine kleine Entfernung getrennte Rollen, denselben Strom in derselben Richtung tragend, eine magnetische Flasche zwischen ihnen erzeugen. Partikeln in der Nähe von jedem Ende der Flasche erfahren eine magnetische Kraft zum Zentrum des Gebiets; Partikeln mit der passenden Geschwindigkeitsspirale wiederholt von einem Ende des Gebiets zu ander und zurück. Magnetische Flaschen können verwendet werden, um beladene Partikeln provisorisch zu fangen. Diese Technik wird verwendet, um sehr heißen plasmas mit Temperaturen der Ordnung von 10 K zu beschränken. Auf eine ähnliche Weise haben die ungleichförmigen magnetischen Feldfallen der Erde angeklagt, dass sich Partikeln, die aus der Sonne im Krapfen kommen, geformt haben, haben Gebiete um die Erde die "Strahlenriemen von Van Allen" genannt, die 1958 mit Daten entdeckt wurden, die durch Instrumente an Bord des Forschers 1 Satellit erhalten sind.

Siehe auch

• Liste von Plasma (Physik) Artikel
• Wurf-Winkel (Partikel-Bewegung)

Außenverbindungen

• Vortrag-Zeichen von Richard Fitzpatrick