作为一个基本的物理过程，在直流电场作用下等离子体会产生相应的电流。当直流电场强度足够小时，等离子体中的电子分布函数接近于平衡态下的麦克斯韦分布，此时产生的电流与电场强度成正比，如Spitzer等人所计算的，电导率正比于等离子体温度的3/2次方。这一规律也被称为等离子体中的欧姆定律。

 

随着科研和应用的推动，人们遇到了在等离子体中需要处理更强电场强度下的情况，比如惯性约束核聚变的快点火方案中在高能电子输运过程中就会产生很强的直流电场，此时等离子体的行为变得相当复杂。高强度甚至中等强度的电场就会对等离子体有明显的加热效应，等离子体中的电子分布函数也将远离平衡态下的麦克斯韦分布，此时Spitzer计算电导率的模型将不再适用。从实验上观测得到的等离子体的电导率也明显的比Spitzer给出的电导率小，但长期以来对该问题一直没有准确描述。该问题对正确认识快点火聚变方案中高能粒子流的输运是至关紧要的。

 

最近中国科学院物理研究所光物理重点实验室/北京凝聚态物理国家实验室光物理研究部L05组的博士生翁苏明在导师盛政明研究员、组长张杰院士等人指导下，利用其开发的Fokker-Planck模拟程序对等离子体在各种强度的直流电场下的电子分布函数进行了详细的分析，根据分析总结出的规律，推导出了一组类似于流体力学方程的公式。这组公式可以完善地描述在任意强度直流电场下的等离子体电流和电场之间的关系，并且像Spitzer的计算公式一样简单易用，譬如可以方便地用于在有关快点火聚变方案的混合粒子－流体模拟程序中。该项工作部分内容是在翁苏明访问英国卢瑟福实验室期间完成。

 

该工作发表在近期出版的《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。本项目得到国家自然科学基金委、国家高技术惯性约束核聚变主题和国家基础研究计划（973项目）的资助。（来源：中国科学院物理研究所）