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长三角G60激光联盟导读
太阳距离实验室大概9300万英里 ， 而且太大（直径约864000英里） 。 太阳热度太高 ， 密度比地球上任何东西都高 。 这就是为什么它能维持产生地球上所有生命能量的反应 。 不过这并没有阻止科学家追求核聚变 。
助理教授Arijit Bose是特拉华大学物理和天文学系的新成员 。 他得到了桑迪亚国家实验室的资助 ， 用于研究惯性约束聚变 ， 该聚变利用磁化压力产生核聚变 。 来源: Jeffrey C. Chase
特拉华大学的研究员Arijit Bose和他的合作者正在寻求一种名为“惯性约束聚变”的方法 ， 利用强激光和氢燃料来产生极端条件 ， 如太阳核心的条件 ， 在1毫米的小塑料胶囊中产生核聚变 。 他们的工作最近发表在《物理评论快报》上 。
这需要创建一个产生的聚变能量比创建聚变能量所需的多的系统 。 这非常具有挑战性 ， 因为它需要在极端条件下进行高精度实验 ， 但近几十年来 ， 研究人员在生产受控实验室聚变所需的科学和技术方面取得了重大进展 。
（a）磁化内爆实验示意图 ， （b）产生外加b场的载流线圈 ， （c）激光驱动强度随极角的变化 。
他们在激光驱动的内爆中施加了强大的磁场 ， 这可能使他们能够以实验中从未探索过的方式控制聚变反应 。
波士顿大学物理与天文学系助理教授Bose在罗切斯特大学研究生院开始做这样的研究 。 在参观了罗切斯特的激光能量学实验室后 ， 他发现了自己研究的一个焦点 。 在那里 ， 激光被用来内爆球形胶囊并产生等离子体 ， 称为“惯性约束聚变” 。
“聚变是地球上一切事物的动力 ， ”他说 。 “在地球上有一个微型太阳——一个毫米大小的太阳 ， 在那里会发生聚变反应 。 这让我大吃一惊 。 ”Bose说 ， 激光驱动的核聚变研究已经存在了几十年 。
（a）未磁化和（b）磁化内爆的X射线自发射图像 。 每个图像下方列出了拍摄次数、标记轮廓的平均半径（对应于峰值强度的40%）和扁率参数a/b（长轴与短轴之比）
它始于1970年代的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 。 利弗莫尔现在拥有世界上最大的激光系统 ， 有三个足球场那么大 。 在那里进行的融合研究采用了间接方法 。 激光被引导到一个100毫米大小的小金罐中 。 它们撞击罐的内表面 ， 产生X射线 ， 然后击中目标——一个由冰冻的氘和氚组成的小球 ， 并将其加热到太阳核心附近的温度 。
Bose说：“没有什么能在这种情况下幸存下来 。 电子被从原子中剥离出来 ， 而离子移动得如此之快 ， 以至于它们碰撞并融合 。 ”靶在一纳秒内内爆 ， 第一次由激光驱动 ， 然后继续利用自身惯性压缩 。 最后 ， 由于压缩引起的中心压力增加 ， 它会膨胀 。 Bose说：“启动自热聚变链式反应称为点火 。 我们非常接近实现点火 。 ”
8月8日 ， 利弗莫尔的研究人员报告了这项工作取得的令人印象深刻的新成果 。
“你想让原子核融合 ， ”Bose说 。 “磁场捕获带电粒子并使其绕场线运动 。 这有助于产生碰撞 ， 有助于促进聚变 。 这就是为什么增加磁场有利于产生聚变能量 。 ”Bose说 ， 核聚变需要极端条件 ， 但已经实现了 。 挑战在于获得比输入更多的能量输出 ， 而磁场提供了推动 ， 使这种方法具有变革性 。
爆炸时的密度剖面(a)和合成x射线自发射图像(b) ， 来自于施加B场0 kG(左)和500 kG(右)的模拟 。 (b)中较短的曲线箭头表示减少的跨场热流 。
发表在《物理评论快报》上的实验是Bose在麻省理工学院等离子体科学与融合中心进行博士后研究时完成的 。 这种合作仍在继续 。
Bose说 ， 他之所以被特拉华大学吸引 ， 部分原因是物理和天文学系对等离子体物理的关注 。 “他们对来自NASA太阳能计划及其所有任务的数据进行研究和分析 ， ”他说 。 “我们进行实验室天体物理实验 ， 在实验室中 ， 这些现象在空间和时间上都被缩小 。 这给了我们一种方法来解开NASA任务提出的一些复杂的物理问题 。 ”Bose说 ， 学生是这项工作的重要推动者 ， 他们的职业生涯可以在这一新的研究领域看到巨大的进步 。
“我们明天不会有解决方案 。 但我们正在为清洁能源的解决方案做出贡献 。 ”
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