1.2亿度高温的测量方法：不建测温仪，反而建造粒子测速仪前不久我国的人造太阳装置E

前不久我国的人造太阳装置EAST实现了101秒、1.2亿摄氏度高温等离子体的维持，这是一项了不起的记录。但同时也有让人疑惑，这1.2亿摄氏度是怎么测出来的？要是用水银温度计来测量，那得多长啊？
大家要明白，到了1.2摄氏度这个量级，普通的测温方法已经失效了。并且单一的测量方式也不能保证准确，需要多种新技术方式来测量等离子体的温度！在此之前，我们要先明白温度究竟是什么？

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温度
从宏观上来说，温度就是反应物质冷热的表达方式，比如温度低了，我们会觉得冷，温度高了我们会觉得热，不过这是比较片面的。要了解温度的本质，需要从微观粒子入手。
随着近代物理学的发展，观察微观粒子的身影不再是触不可及的事情。 2020年6月3日，《自然》杂志发表了一篇论文，表示科学家们通过冷冻电镜技术，成功观察到了单个原子的身影。这是革命性的创举，也为微观粒子观察提供了新的技术手段。

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在微观粒子层面，物理学家们发现，物质都是由小微粒组成的，同时这些小微粒都在不停地做无规则运动。微观粒子的运动速度越快，温度也就越高，反之，微粒运动的速度越慢，物体越冷。
当然，这是指物体所有的分子运动平均速度，并不是指特定的单独的单个粒子运动速度。

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说到这里相信大家也应该明白了，宇宙中可以存在上百亿度的高温，只要让物质体内的粒子运动速度加快就行。而温度是不可能无限降低的。最低的温度，就是粒子停止运动时的温度——绝对零度，这个数值一般是-273.15°C 。
理解了温度的定义，我们就能够去测量温度了。

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测温手段
大多数物体加热之后，组成粒子的无规则运动速度会加快，粒子活动的空间就会变大，于是出现了物理学中的“热胀冷缩”现象。通过这个现象，我们就可以制造出测量温度的工具。
水银测温计就是典型的代表，不过这种方法也有局限，水银不能一直膨胀吧？就算能膨胀，那承载水银的器具也不能承受几千度的高温吧。再说了，水银温度计测温，所测温度越高，所需尺度也就越长，所以水银测温器只能测量100℃左右的温度。

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物体温度的改变，除了会引起热胀冷缩的现象之外，还会引起其它的一些现象。比如发热物体会产生不同的红外线，这就是我们现在测温枪的原理。
当然，在锻造钢铁时，就不太适合这种红外线这种方式了，干扰因素太大。于是出现了另外一种测温方式——热电偶。其具体原理是，当物体受热时，其内部的一些电子就会获得足够的能量，然后跑到“冷端”（另一端是受热端）。

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不同的金属受热逃逸的电子数量不同，在冷端分布的电子数量也就不同，此时在通过测量冷端两侧的电压，就可以得到受热端的温度了。这种方法一般运用在工业测温上，能测出较高的温度，不过也是有极限的，少数情况下能测1000℃的高温。
但这远远达不到1.2亿℃高温测量的门槛，想要测出这种高温，就只能另想办法了。

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1.2亿高温的测量
直接测量1.2亿℃高温物体显然是不现实的，所以需要依靠温度最原始的理论来进行测温，物质中微粒运动速度的快慢，直接体现在物质的温度上。
而人造太阳发热的物体，是等离子体，具体点就是电子和离子。简单点来说，测量等离子体的温度，就是测量电子和离子的速度。我们要造的不是温度仪，而是粒子测速仪。

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下面介绍一种大家能懂得的微观粒子测速，它的原理和交警使用的测速仪原理一样，依靠多普勒效应测量。
这种方法是通过向等离子体发射一束激光，激光和运动的电子发生相互作用，就会产生该激光的散射。通过接收散射出来的激光，与射入激光对比，找出因电子本身运动速度影响的频率，就能通过测算，就能得到电子的速度，进而得到物质的温度。