Yüksek enerji ve plazma fiziği nedir?

Bir plazma fiziği deneyinde, sıcaklığı \( T = 1.0 \times 10^8 \, \text{K} \) olan bir hidrojen plazması bulunmaktadır. Bu sıcaklıkta, bir hidrojen iyonunun (proton) ortalama termal kinetik enerjisi kaç elektronvolt (eV) olur? (Boltzmann sabiti \( k_B = 8.617 \times 10^{-5} \, \text{eV/K} \))

💡 Bir parçacığın ortalama termal kinetik enerjisi, \( \langle E \rangle = \frac{3}{2} k_B T \) formülü ile hesaplanır. Burada sıcaklık Kelvin (K) cinsinden ve Boltzmann sabiti eV/K cinsinden verilmiştir.

• ➡️ Adım 1: Formülü yazalım: \( \langle E \rangle = \frac{3}{2} k_B T \)
• ➡️ Adım 2: Verilen değerleri yerine koyalım: \( \langle E \rangle = \frac{3}{2} \times (8.617 \times 10^{-5} \, \text{eV/K}) \times (1.0 \times 10^8 \, \text{K}) \)
• ➡️ Adım 3: Matematiksel işlemi yapalım: \( \langle E \rangle = 1.5 \times 8.617 \times 10^{-5} \times 10^8 \, \text{eV} = 12.9255 \times 10^{3} \, \text{eV} \)
• ➡️ Adım 4: Sonucu bilimsel gösterimle ifade edelim: \( \langle E \rangle \approx 1.29 \times 10^{4} \, \text{eV} \) veya \( 12.9 \, \text{keV} \)

✅ Sonuç: Hidrojen iyonunun ortalama termal kinetik enerjisi yaklaşık 12.9 keV'tur. Bu, plazmanın son derece yüksek sıcaklıkta ve yüksek enerjili olduğunu gösterir.