超冷等离子体首次在实验室实现磁约束！等离子体为什么是冷的呢？

说到冷热，就是温度的概念，从物理上理解，可以用动能和速度来描述。

当气体达到热平衡时，其分子的运动速度满足麦克斯韦分布，气体的温度可以用麦克斯韦分布的平均速度来描述。等离子体也是类似，只是需要用离子和电子速度来分别描述离子温度和电子温度。

等离子体有温度，是指其内粒子的速度可以用三维麦克斯韦分布描述。如果出现等离子体中的粒子虽然在一个方向上有速度，而另外两个方向上速度很小，我们可以称之为冷束。这样的粒子是可以被磁约束的，如托卡马克等离子体中的逃逸电子。

另外，也就是三维都低速的等离子体。事实上，只要是被称为等离子体，就是说粒子是以离子和电子独立存在的，是带电的。带电粒子被磁场约束也就不奇怪了。但是超冷等离子体磁约束是很难的。

这个科研成果可和永动机比肩，冷离子体相当能源无限。

有超冷等离子体，也有超高温等离子体，这是等离子的特殊状态。不易获得。

等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加电压达到击穿电压时，气体分子被电离，产生包括电子、离子、原子和原子团在内的混合体。

• 中文名低温等离子体
• 外文名low temperature plasma
• 别名非平衡态等离子体
• 归类物质第四态

• 状态解释
• 产生方法 产生条件 应用 领域 技术开发

物理解释

低温等离子体放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为冷等离子体，也叫非平衡态等离子体。

低温等离子体

如果电子的温度和重粒子温度差不多，则为热等离子体，或平衡态等离子体。

低温等离子体中能量的传递大致为：电子从电场中得到能量，通过碰撞将能量转化为分子的内能和动能，获得能量的分子被激发，与此同时，部分分子被电离，这些活化了的粒子相互碰撞从而引起一系列复杂的物理化学反应。因等离子体内富含的大量活性粒子如离子、电子、激发态的原子和分子及自由基等，从而为等离子体技术通过化学反应处理异味物质提供了条件。它是基于放电物理、放电化学、反应工程学的学科之上的交叉学科。近几十年来，有关等离子体技术的研究非常活跃，为合成新物质、新材料及环境污染治理等提供了一种新技术、新方法和新工艺。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。但是，无论是哪一种高压放电技术，都是通过高压放电的原理，必须充分考虑到爆炸问题，特别是在易燃易爆的化工场合。

状态解释

冰升温至0℃会变成水，如继续使温度升至100℃，那么水就会沸腾成为水蒸气。随着温度的上升，物质的存在状态一般会呈现出固态→液态→气态三种物态的转化过程，我们把这三种基本形态称为物质的三态。那么对于气态物质，温度升至几千度时，将会有什么新变化呢? 由于物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离，这样物质就变成由自由运动并相互作用的正离子和电子组成的混合物。我们把物质的这种存在状态称为物质的第四态，即等离子体(plasma)。因为电离过程中正离子和电子总是成对出现，所以等离子体中正离子和电子的总数大致相等，总体来看为准电中性。反过来，我们可以把等离子体定义为：正离子和电子的密度大致相等的电离气体。

典型的就是日光灯管。没有维持功率后，等离子体就会熄灭，离子会在壁面重新复合成中性气体。如果是室外放电现象，比如雷电，那熄灭之后仍然会有部分带电粒子重新复合成中性气体。当然也会有很大部分带电粒子随风飘散了，它们能量太低，密度也很低，很难复合。我们说空气中存在背景电离，或者本底带电粒子，这些带电粒子一部分就是来自雷电现象，当然也有宇宙空间高能粒子辐射造成的。