Число частиц в единице объёма плазмы, ключевой параметр в физике термоядерного синтеза.Плотность плазмы — это число свободных заряженных частиц (ионов и электронов) в единице объёма плазмы. Это один из самых фундаментальных параметров физики плазмы, определяющий, как плазма проводит электричество, как она взаимодействует с электромагнитными волнами и как реагирует на магнитные поля. В исследованиях термоядерного синтеза достижение правильной плотности — это тонкий баланс: слишком низкая — и термоядерные реакции затухают; слишком высокая — и плазма становится неустойчивой и охлаждается.
Концепция плотности плазмы возникла в начале XX века в работах Ирвинга Ленгмюра, который в 1928 году ввёл термин «плазма» и изучал её коллективные колебания.
Плотность плазмы обычно измеряется в частицах на кубический сантиметр и варьируется от примерно 10^6 в межзвёздном пространстве до 10^14 в термоядерном токамаке и до 10^20 в плазме, создаваемой лазером. Плотность напрямую влияет на плазменную частоту — естественную частоту колебаний электронов, — которая, в свою очередь, определяет, как радиоволны и свет распространяются через плазму. Например, в плазменном канале профиль плотности действует как линза, направляя лазерные лучи по узкому пути.
Плотность плазмы является критическим параметром управления в термоядерных реакторах, таких как ИТЭР, где её необходимо настраивать для поддержания горящей плазмы, а также в плазменных ускорителях частиц, где градиенты плотности ускоряют электроны до высоких энергий на коротких расстояниях.
В токамаке плотность плазмы настолько низка, что газ внутри создаёт лучший вакуум, чем пространство вокруг Международной космической станции.
