太阳的温度已经高得离谱了，但是在我们人类控制的核聚变实验装置中，等离子体的温度可以达到上亿摄氏度，这实际上比太阳核心的温度要高得多。 相信大家在自豪的同时，也会有些迷茫。 等离子体高达数亿度的超高温是如何测得的？ 什么仪器可以测量这么高的温度？
测量温度到底是什么？
从我们直观感受的角度来看，温度是指物体的冷热程度，但这只是温度给我们带来的宏观层面的表面现象。
从微观层面来看，我们能看到（或感觉到）的任何物体都是由大量的微观粒子组成的。 这些微观粒子总是在做随机运动，这种运动称为“热运动”。
物体的温度实际上是构成该物体的微观粒子整体热运动的强度。 具体来说，热运动越剧烈，温度越高，反之亦然。 比如，如果我们感觉一杯水的温度比较高，其实就说明这杯水中的水分子的热运动比较激烈。
可见温度的测量，从本质上来说，测量物体的温度，实际上就是测量构成该物体的所有微观粒子的整体热运动速度。
数亿度的超高温是如何测量的？
数亿度的超高温度是任何材料都无法承受的，直接用仪器测量根本不可行。 同样的原因，可控核聚变实验装置也不能直接容纳超高温等离子体。
本质上，等离子体实际上是大量带负电的电子和带正电的离子。 既然是带电的，就会受到磁场的影响。 因此，可控核聚变实验装置利用强大的磁场来约束高温等离子体，当它运行时，如下图所示。
可以看出，在强磁场的影响下，实验装置中等离子体会高速旋转。 当电子进行如此高速旋转时，会引起磁场的波动，而这种波动实际上是一种电磁波。
这种电磁波的频率与电子的热运动速度密切相关。 热运动速度越快，其频率越高。 因此，科学家只需要利用仪器测量这种电磁波的频率，就可以计算出电子的热运动速度。 然后计算等离子体的温度。
科学家还将使用“激光测速仪”来测量电子的热速度。 如果将激光束射入高温等离子体中，当激光在等离子体中传播时，会激发部分电子强制振动，从而发射出二次电磁辐射，从而形成散射波，称为散射波。为“汤姆逊散射”。
在电子热运动的影响下，观测到的散射波的频率会发生一些微妙的变化。 然而，当电子接近观察者时，观察者观察到的光波频率会变高，反之亦然。 这就是所谓的“多普勒效应”，因此科学家可以使用仪器测量这种变化的值，然后计算出电子的热运动速度，最后计算出等离子体的温度。
看到这里可能有人会问，上面只测量了电子在等离子体中的热运动速度，那么离子呢？ 事实上，在可控核聚变实验装置中直接测量用于聚变的离子的热运动速度是不现实的。 不过，科学家们想出了一个办法。
在启动可控核聚变实验装置之前，科学家通常会在核聚变原料中添加一些耐高温、不会影响核聚变的化学元素。 最常用的一种是钨。
在几亿度的超高温下，钨离子仍然可以束缚一些电子，而这些束缚电子会发射X射线，而由于热运动的存在，这些X射线还会产生“多普勒效应” ”，接下来，科学家要做的事情就和上面提到的“激光测速仪”一样。
需要注意的是，在测量数亿度的超高温时，上述测量方法可能会存在一定的偏差。 因此，科学家通常不会只使用其中一种方法，而是同时使用多种方法。 这样，测得的温度就准确多了。
好了温度的测量，今天就到这里吧。 欢迎大家关注我们。 下次见。
