粒子束動力學

粒子束動力學是指研究粒子、粒子束等相關動力學規律的學科，粒子束武器就是能發射出高能定向強流、接近光速的亞原子束的新型武器。

基本介紹

• 中文名：粒子束動力學
• 外文名：Particle beam dynamics
• 一級學科：工程技術
• 二級學科：能源工程
• 研究對象：粒子束
• 套用：粒子束武器

粒子

粒子（particle）指能夠以自由狀態存在的最小物質組成部分。最早發現的粒子是原子、電子和質子，1932年又發現中子，確認原子由電子、質子和中子組成，它們比起原子來是更為基本的物質組分，於是稱之為基本粒子。以後這類粒子發現越來越多，累計已超過幾百種，且還有不斷增多的趨勢；此外這些粒子中有些粒子迄今的實驗尚未發現其有內部結構，有些粒子實驗顯示具有明顯的內部結構。看來這些粒子並不屬於同一層次，因此基本粒子一詞已成為歷史，如今統稱為粒子。粒子並不是像中子、質子等實際存在的具體的物質，而是它們的統稱，是一種模型理念。詞條詳細介紹了電子、原子核、介子、夸克、輕子、強子族等粒子。

相關研究

高解析度的X光照相設備（如美國的FXR DARHT，法國的AIRIX等）都要求將數千安培的強流脈衝電子束經過傳輸聚焦後打擊到高原子序數材料（稱為軔致輻射轉換靶）上產生毫米量級的焦斑；焦斑越小產生X光照相分辨效果就越好。擊靶時的電子束流可一般在2~4kA，能量在10~20MeV。當這些高密度分布的電子束撞擊到軔致轉換靶上時，由於能量轉換使得靶表面瞬間可達到很高的溫度，靶表面物質（包括雜質等）被汽化電離，產生離子，這些離子一般包括質子、碳離子等，並在靶表面形成電漿層。由於電子束在靶前產生的空間電荷場的作用，離子從靶面被拉出，沿著與電子束運動相反的方向前進，這些離子被稱為回流離子。回流離子逆向運動，形成離子通道，它對電子束有聚焦作用，使得電子束被過聚焦，焦距變短，導致電子束在靶前會聚，使得電子束打擊到軔致輻射轉換靶上的焦斑變大，而且由於回流離子隨時間變化，焦斑也在不斷變化，對X光成像的解析度造成破壞，最終影響X光照相效果。因為不同離子的質量、速度等的不同，對電子束的聚焦影響也就不相同。

套用

21世紀，武器的發展已經進入原子和分子世界，核武器就是套用了原子理論。原子物質中央的質子帶正電，電子帶負電，中子是中性的。被稱為粒子的物質是指電子、質子、中子和其它帶正、負電的離子。粒子只有被加速到光速才能作為武器使用。粒子束發射到空間，可熔化或破壞目標，而且在命中目標後，還會發生二次磁場作用，對目標進行破壞。

粒子束武器發射出高能定向強流、接近光速的亞原子束（帶電粒子束和中性粒子束），以巨大的動能擊毀衛星和來襲的洲際彈道飛彈。即使不能直接摧毀核彈頭，粒子束產生的強大電磁場脈衝熱也會把飛彈的電子設備燒毀，或利用目標周圍發生的γ射線和X射線使目標的電子設備失效或受到破壞。帶電粒子束武器通常在大氣層內使用。中性粒子束武器在大氣層外使用，主要用於攔截助推段和中段飛行的洲際彈道飛彈。