可以說(shuō)電流無(wú)處不在，從給家庭供電到控制為聚變反應(yīng)提供燃料的等離子體，再到可能產(chǎn)生巨大的宇宙磁場(chǎng)?，F(xiàn)在，美國(guó)能源部(DOE)普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室(PPPL)的科學(xué)家們，發(fā)現(xiàn)電流可以以前所未有的方式形成。這些新發(fā)現(xiàn)可能會(huì)給科學(xué)家?guī)?lái)更大的能力，將驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)和恒星的聚變能量帶到地球上。普林斯頓大學(xué)等離子體物理項(xiàng)目的研究生伊恩·奧克斯(Ian Ochs)說(shuō)：

了解哪些過(guò)程會(huì)在等離子體中產(chǎn)生電流，以及哪些現(xiàn)象可能會(huì)干擾它們，這一點(diǎn)非常重要，其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《等離子體物理學(xué)》期刊上。電流是在磁聚變研究中用來(lái)控制等離子體的主要工具。核聚變是以等離子體的形式將輕元素撞擊在一起的過(guò)程，等離子體是由自由電子和原子核組成物質(zhì)的熱、帶電狀態(tài)，產(chǎn)生大量的能量?？茖W(xué)家們正在尋求復(fù)制聚變，以提供幾乎取之不盡的電力來(lái)發(fā)電。

這些意想不到的電流，出現(xiàn)在被稱為托卡馬克甜甜圈形狀聚變?cè)O(shè)施中的等離子體中。當(dāng)一種特定類型的電磁波（如收音機(jī)和微波爐發(fā)出的電磁波）自發(fā)形成時(shí)，電流就會(huì)產(chǎn)生。這些波推動(dòng)了一些已經(jīng)在移動(dòng)的電子，這些電子就像沖浪板上的沖浪者一樣。但是這些波的頻率很重要，當(dāng)頻率較高時(shí)，波會(huì)導(dǎo)致一些電子向前移動(dòng)，另一些電子向后移動(dòng)，這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)相互抵消，不會(huì)產(chǎn)生電流。

發(fā)現(xiàn)電流產(chǎn)生的新機(jī)制

然而，當(dāng)頻率較低時(shí)，波在電子上向前推進(jìn)，在原子核或離子上向后推進(jìn)，最終產(chǎn)生凈電流。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)皖l波是一種名為“離子聲波”的特殊類型時(shí)，可以令人驚訝地產(chǎn)生這些電流，這種類型類似于空氣中的聲波。這一發(fā)現(xiàn)的意義，從實(shí)驗(yàn)室相對(duì)較小規(guī)模延伸到宇宙的巨大規(guī)模。宇宙中有不同尺度的磁場(chǎng)，包括星系的大小，真不知道它們是如何到達(dá)那里的。

新發(fā)現(xiàn)的機(jī)制可能有助于了解宇宙磁場(chǎng)是如何“播種”的，任何可以產(chǎn)生磁場(chǎng)的新機(jī)制都會(huì)引起天體物理學(xué)家的興趣。紙筆計(jì)算的結(jié)果由數(shù)學(xué)表達(dá)式組成，使科學(xué)家能夠計(jì)算這些沒(méi)有直接相互作用的電流是如何發(fā)展和增長(zhǎng)的。這些表達(dá)式的表述并不簡(jiǎn)單。必須濃縮這些發(fā)現(xiàn)，這樣它們才會(huì)足夠清晰，并使用簡(jiǎn)單的表達(dá)式來(lái)捕捉關(guān)鍵物理問(wèn)題。研究結(jié)果加深了對(duì)一種基本物理現(xiàn)象的理解，也是意想不到的。

似乎與傳統(tǒng)的觀念相矛盾，即電流驅(qū)動(dòng)需要電子碰撞。研究的合著者、天體物理科學(xué)系教授兼副主任、等離子體物理項(xiàng)目主任納撒尼爾·菲施(Nathaniel Fisch)說(shuō)：波是否能在等離子體中驅(qū)動(dòng)任何電流的問(wèn)題實(shí)際上是非常深刻的，涉及到等離子體中波的基本相互作用。研究以精湛的說(shuō)教方式和數(shù)學(xué)上的嚴(yán)謹(jǐn)，推導(dǎo)出的不僅是這些效應(yīng)有時(shí)是如何平衡的，而且這些效應(yīng)有時(shí)是如何合力形成凈電流的，這些發(fā)現(xiàn)也為今后的研究奠定了基礎(chǔ)。