4位科學家解讀受控核聚變科學潛能

NIF轟擊實驗讓科學家能對處于極端狀態的物質進行研究。

　　近日，位于美國加利福尼亞州勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置(NIF)宣布了一個通向實現“點火”的重要里程碑，這將引領受控核聚變向前發展。但是，NIF不僅要學習駕馭恒星的能量，并且還在學習恒星最初是如何產生能量的。

　　事實上，讓物質處于極限壓力和溫度的狀態下，有助于科學家探索各種未知問題。在美國科學促進會年會上，4位科學家與人們探討了NIF的基礎科學潛能以及如果他們擁有激光會進行什么實驗。

　　NIF計劃做什么?

　　Johan Frenje(美國麻省理工學院)：NIF是一個大型激光設備，我們使用激光讓燃料膠囊內爆，以達到非常高的密度，并且在我們稱為“轟擊”的過程中，希望達到很高的溫度。當我們達到這些條件時，我們將可能點火，這樣就產生比輸入能量更高的能量。我們已經取得了大量進展，但要達成點火目標，還有很長的路要走。

　　Ani Aprahamian(美國圣母大學)：一旦實現點火，我們將有一個類似太陽的能量來源，能產生無盡的能量。但是，還有許多技術難關有待攻克。

　　除了進行核聚變研究，NIF還能做什么?

　　Aprahamian：實際上，NIF的根本工作是理解物質。也許我們認為自己十分了解等離子體和核物質，但其實并非如此。在這些尖端科學領域，你能用NIF做很多工作。

　　Frenje：對于我而言，最大的問題是了解超高溫和超高壓狀態下的等離子體。這里有許多物理學現象未被充分理解，因此我們有相當多的工作要做。

　　Narek Gharibyan(勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室)：NIF 是一個極好的中子源，我們可以用它進行基礎科學測量。尤其是，我們正試著調查同質異構狀態，即一個原子核獲得能量，從其基態跳躍到激發態。但這些狀態并不穩定，因此很難在一個激發核中進行測量。但因為NIF制造了如此多的中子，你能在同一次轟擊中制造相關狀態，并進行測量。雖然有模型能夠對測量結果進行預測，但是我們仍需要實驗結果證明我們認為的這些實際上是對的。

　　René Reifarth(德國歌德大學)：當在調查地球的正常溫度時，我們可能讀到這樣一個數字：300開爾文或30攝氏度。但在NIF實驗里，我們能達到1.5億開爾文，這與恒星內部的溫度差不多。你在其他地方無法做到這樣，即使在NIF，人們也只能在非常短的時間里達到這一溫度。這也是我們觸摸到如此高溫物質的唯一機會。如果你要把物質置于非常極端的條件下，還有更多問題要解決。

　　NIF實驗與恒星內部作用機制的相似性如何?

　　Reifarth：這取決于恒星，也取決于轟擊實驗。但在NIF，人們能夠達到與恒星溫度非常接近的溫度。當然，恒星核的溫度要高得多，并且極端溫度和壓力的持續時間更長。NIF只能在內爆過程中創造出那些條件。不過，如果能解釋NIF燃料膠囊里發生了什么，我們希望也能解釋一顆恒星里發生了什么。NIF檢測了我們對核聚變、爆炸等各種事情的基本認知。

　　如果大家都擁有NIF一周的時間，你們將做什么實驗?

　　Reifarth：我將為這些膠囊涂上重元素，看看會發生什么。

　　Gharibyan：我們經常談論收集膠囊內爆產生的各種東西，以便研究等離子體形成時發生了什么以及它是如何冷卻的。例如，我們不清楚碎片是被霧化還是結成了大塊。如果我們在NIF有自己的時間，能夠做許多有趣的事情。

　　Frenje：我將研究帶電粒子傳輸，或者能量和粒子是如何在等離子體內傳輸的。這是一個大問題，我們尚不能很好地理解。那里有許多理論，但是并沒有該過程如何工作的實驗數據。30年里，人們一直在試圖進行相關研究，但是非常困難。我認為利用NIF能夠進行許多頗具潛力的高質量測量。

　　Aprahamian：我不認為我們會缺少點子。