想象一下，將太陽(yáng)召喚到你的研究實(shí)驗(yàn)室，核心不斷核聚變的戲劇性和你超乎尋常的能量水平，如何使這種聚變能在地球上隨意有效地發(fā)生，這樣就永遠(yuǎn)不用擔(dān)憂(yōu)能源供應(yīng)的問(wèn)題。
當(dāng)然，太陽(yáng)實(shí)際上無(wú)法到達(dá)實(shí)驗(yàn)室，它離實(shí)驗(yàn)室太遠(yuǎn)，大約9300萬(wàn)英里，而且太大，直徑約864,000英里。
它的熱量也是巨大的，密度比地球上任何東西都高。這就是為什么它可以持續(xù)進(jìn)行能量反應(yīng)，為地球上的生命提供動(dòng)力。
圖1：用于研究慣性約束聚變，該聚變利用磁化壓力產(chǎn)生核聚變。
當(dāng)然，這并沒(méi)有阻止科學(xué)家追求核聚變。相反，他們發(fā)現(xiàn)了非凡的方法——使用強(qiáng)激光和氫燃料來(lái)產(chǎn)生極端條件。
比如如太陽(yáng)核心的條件，在1毫米的小塑料膠囊中產(chǎn)生核聚變，這種方法被稱(chēng)為“慣性約束聚變”。
這項(xiàng)工作的挑戰(zhàn)在于創(chuàng)建一個(gè)能產(chǎn)生比建造它所需的更多聚變能量的系統(tǒng)。
其非常具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗枰跇O端條件下進(jìn)行高精度實(shí)驗(yàn)，近幾十年來(lái)，研究人員在生產(chǎn)受控實(shí)驗(yàn)室聚變所需的科學(xué)和技術(shù)方面取得了重大進(jìn)展。
現(xiàn)在，特拉華大學(xué)(UD)的研究員ArijitBose和他的合作者正在尋求這種方法的一種變體，他們的工作最近發(fā)表在《PhysicalReviewLetters》上。
圖2：通過(guò)高功率激光驅(qū)動(dòng)球的內(nèi)爆實(shí)現(xiàn)的慣性約束聚變的動(dòng)畫(huà)演示。
他們將強(qiáng)大的磁場(chǎng)應(yīng)用于激光驅(qū)動(dòng)的內(nèi)爆，這可能使他們能夠以以前在實(shí)驗(yàn)中未探索過(guò)的方式控制聚變反應(yīng)。
UD物理和天文學(xué)系的助理教授Bose，在參觀(guān)了羅切斯特的激光能量學(xué)實(shí)驗(yàn)室后，找到了研究重點(diǎn)——那里的激光被用來(lái)內(nèi)爆球形膠囊并產(chǎn)生等離子體，稱(chēng)為“慣性約束聚變”。
他說(shuō):“聚變是地球上一切事物的動(dòng)力，在地球上有一個(gè)微型太陽(yáng)—一個(gè)毫米大小的太陽(yáng)，這就是發(fā)生聚變反應(yīng)的地方?！?/p>
激光驅(qū)動(dòng)的核聚變研究已經(jīng)存在了幾十年，始于1970年代的勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。
利弗莫爾現(xiàn)在擁有世界上最大的激光系統(tǒng)，有三個(gè)足球場(chǎng)那么大，那里進(jìn)行的融合研究采用了一種間接方法。
激光被引導(dǎo)到一個(gè)100毫米大小的小金罐中，它們撞擊罐的內(nèi)表面產(chǎn)生X射線(xiàn)，然后擊中目標(biāo)——一個(gè)由冰凍的氘和氚組成的小球體，并將其加熱到太陽(yáng)核心附近的溫度。
沒(méi)有什么能在這種情況下幸存下來(lái)，電子被從原子中剝離出來(lái)，而離子移動(dòng)得如此之快以至于它們相互碰撞并融合。
2022年8月8日，利弗莫爾的研究人員報(bào)告了這項(xiàng)工作取得的令人印象深刻的新成果。
羅切斯特的OMEGA激光設(shè)備較小，用于測(cè)試直接驅(qū)動(dòng)方法。該工藝不使用金罐，相反，激光直接擊中目標(biāo)球體。
核聚變需要極端條件，挑戰(zhàn)在于獲得比輸入更多的能量輸出，而磁場(chǎng)提供了推動(dòng)，使這種方法具有變革性。
研究員對(duì)來(lái)自NASA太陽(yáng)能計(jì)劃及其所有任務(wù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究和分析，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室天體物理實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)室中，這些現(xiàn)象在空間和時(shí)間上都被縮小。
Bose說(shuō)，這是科學(xué)的一個(gè)重要并迷人的部分，學(xué)生是國(guó)家實(shí)驗(yàn)室勞動(dòng)力發(fā)展過(guò)程中及其重要的部分，在這項(xiàng)科學(xué)和技術(shù)方面有經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生最終往往成為國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家和研究人員。
