如何测量一亿度的高温一亿度高温怎么测量( 三 )

△多普勒原理测量电子速度：左侧的激光照在电子上发生汤姆逊散射，由于电子运动速度的影响，散射光的频率发生变化（变红或变蓝），上方的检测器可以检测频率变化，进而推算电子的速度。图片来源：https://www.scienceinschool.org
通过测量这一频率的变化，就可以算出电子的运动速度，进而算出等离子体的温度。
变废为宝：离子测速
测量1亿度的高温，不能只依赖一种方法。除了电子速度的测量之外，科学家需要一些测量离子温度（也就是说，测量离子速度）的方法。
由于氢离子仅有一颗质子构成，其大小不足以被探测到，所以直接测量氢离子速度不太容易实现。但人们发现，等离子体中不可避免地会混入一些杂质，这些杂质成分给了科学家以灵感。
例如，有些等离子体约束装置中会含有金属钨，这就使得工作等离子体中混有痕迹量的钨。钨原子是较重的原子，这就使其原子核的电磁吸引力非常大，以至于在1亿度的高温下，仍然能束缚住不少核外电子。
在高温下，被束缚的核外电子会发出X射线辐射，这一辐射同样也会因为钨离子本身的速度而产生多普勒效应。通过测量这一多普勒效应，也就可以算出该离子的速度，并且进一步推算出离子温度了。
多个测温方法都有其优劣点，联合运用才可以更准确地测得温度。
我们何时才能实现“能量自由”？
对于人类社会来说，能源是推动社会发展的重要动力，能源的发展可以极大满足人类的很多需求。
例如，机械和肥料的使用让人们的粮食产量大为增加，而机械和肥料都是需要大量能量才能获得的物资；汽车和飞机让人们的交通更加便捷，从北京到上海只要几个小时，这在前工业时代是不可想象的。
如果难以理解可控核聚变对人类的意义，不妨来考虑一下人类驯服野牛野马的过程。牛马等畜力为人类提供了充足而廉价的动力来源，极大地提升了人类的活动范围和耕作能力，让人类得到了更进一步的解放和发展。
而核聚变与牛马的不同就在于，一克核聚变燃料所能释放的能量，约等于一匹马不眠不休地工作14.5年所贡献的能量（马：求求你做个人吧！）。
因此，早日实现可控核聚变，获得“能量自由”的重要性，就不言而喻了。辛勤工作的科研工作者获得的重要成果来之不易，让我们期待人类早日实现“能量自由”吧！
参考文献：
Dooley P (2012) Seeing the light: monitoring fusion experiments. Science in School 24: 12-16.
Rüth C (2012) Harnessing the power of the Sun: fusion reactors. Science in School 22: 42-48.
https://web.archive.org/web/20070221005552/http://mathworld.wolfram.com/MaxwellDistribution.html

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