البلازما النسبية

البلازما النسبية في الفيزياء هي بلازما تكون فيها التصحيحات النسبية لكتلة الجسيم وسرعته مهمة. وتصبح هذه التصحيحات مهمة عادةً عندما يصل عدد كبير من الإلكترونات إلى سرعات أكبر من 0.86 من سرعة الضوء ( معامل لورنتز γ = 2 ).

يمكن تكوين هذه البلازما إما بتسخين غاز إلى درجات حرارة عالية جدًا أو بتأثير حزمة جسيمات عالية الطاقة. تتميز البلازما النسبية ذات دالة التوزيع الحراري بدرجات حرارة أعلى من 260 كيلو إلكترون فولت تقريبًا، أو 3.0 جيجا كلفن (5.5 مليار درجة فهرنهايت)، حيث يمتلك حوالي 10% من الإلكترونات قيمة γ أكبر من 2. ونظرًا لارتفاع درجات الحرارة هذه، فإن معظم البلازما النسبية تكون صغيرة وقصيرة الأمد، وغالبًا ما تنتج عن اصطدام حزمة نسبية بهدف ما. (بمعنى أبسط، قد تشير "البلازما النسبية" إلى بلازما عادية باردة تتحرك بسرعة تُقارب سرعة الضوء بالنسبة للمراقب).

قد تتشكل البلازما النسبية عند اصطدام حزمتين من الجسيمات بسرعات تقارب سرعة الضوء، وفي لبّ المستعرات العظمى. أما البلازما الساخنة بما يكفي لتكون الجسيمات الأخرى غير الإلكترونات نسبية فهي نادرة للغاية، لأن الجسيمات الأخرى أثقل كتلةً، وبالتالي تتطلب طاقة أكبر للتسارع إلى جزء كبير من سرعة الضوء. (حوالي 10% من البروتونات سيكون لها γ > 2 عند درجة حرارة γ > 2).481  ميغا إلكترون فولت ، أي ما يعادل5.6 TK  .) لا تزال هناك حاجة إلى طاقات أعلى لتحقيق بلازما الكوارك-غلوون .

تتمثل التغيرات الرئيسية في سلوك البلازما عند اقترابها من النظام النسبي في تعديلات طفيفة على المعادلات التي تصف البلازما غير النسبية ، وعلى مقاطع التصادم والتفاعل . وقد تحتاج المعادلات أيضًا إلى تعديلات لمراعاة إنتاج أزواج الإلكترون-بوزيترون (أو جسيمات أخرى عند أعلى درجات الحرارة).

قد تعمل طبقة البلازما المزدوجة ذات الانخفاض الكبير في الجهد وفصل الطبقات على تسريع الإلكترونات إلى سرعات نسبية، وإنتاج إشعاع السنكروترون .

• تسريع ويكفيلد بالليزر

• الفيزياء اليوم المجلد 56 العدد 3، ص  16 (مارس 2003).
• الفيزياء اليوم المجلد 56 العدد 6، ص  47 (يونيو 2003).