科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞
一個(gè)由超百名科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)在最新一期《自然》雜志上發(fā)表4項(xiàng)實(shí)驗(yàn)成果稱，美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置（NIF）在通往實(shí)現(xiàn)核聚變目標(biāo)的路上取得了里程碑式的突破——獲得了所謂的“燃燒等離子體”，這意味著核聚變?nèi)紵梢杂煞磻?yīng)本身產(chǎn)生的熱量來(lái)維持，而不是靠輸入的激光能量。
激光靶向彈丸（藝術(shù)圖）圖片來(lái)源：物理學(xué)家組織網(wǎng)
美國(guó)密歇根大學(xué)等離子體物理學(xué)家卡洛琳·庫(kù)蘭茲解釋說(shuō)，核聚變將氫原子核結(jié)合在一起，形成重原子核。當(dāng)產(chǎn)生的原子質(zhì)量小于參與反應(yīng)的原子質(zhì)量時(shí)，多余的質(zhì)量就會(huì)轉(zhuǎn)化為能量，釋放出大量光和熱。核聚變不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體，也不會(huì)產(chǎn)生其他污染物。而反應(yīng)所必需的燃料氫氣，在地球上的儲(chǔ)量足以滿足人類長(zhǎng)達(dá)數(shù)百萬(wàn)年的能源需求?！昂司圩儺a(chǎn)生的基本上是無(wú)限的清潔能源?！?/p>
在本研究中，科學(xué)家將包含192束激光的巨型激光陣列靶向一個(gè)小“膠囊”內(nèi)的彈丸，將其加熱到1億攝氏度，制造出了巨大的能量爆發(fā)，獲得了“燃燒等離子體”——盡管只持續(xù)了萬(wàn)分之一秒，但足以證明實(shí)驗(yàn)取得了成功。
研究人員指出，在2020年11月和2021年2月進(jìn)行的4次實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生了多達(dá)0.17兆焦耳的能量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了以前的嘗試，不過(guò)仍小于啟動(dòng)核聚變過(guò)程所需的1.9兆焦耳。有研究稱，2021年底在NIF進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了1.3兆焦耳的能量，持續(xù)了百萬(wàn)億分之二秒，但研究結(jié)論還未經(jīng)過(guò)同行評(píng)議。
幾十年來(lái)，世界各地的研究人員在想方設(shè)法研究核聚變技術(shù)。35個(gè)國(guó)家在法國(guó)南部合建“國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆”，該反應(yīng)堆使用巨大的磁鐵來(lái)控制過(guò)熱的等離子體，預(yù)計(jì)于2026年開始運(yùn)營(yíng)。
NIF研究團(tuán)隊(duì)下一步的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)火”。當(dāng)核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量大于其消耗的能量時(shí)，就會(huì)發(fā)生“點(diǎn)火”現(xiàn)象。屆時(shí)，燃料可以繼續(xù)自行“燃燒”，產(chǎn)生的能量超過(guò)引發(fā)初始反應(yīng)所需的能量。
研究論文合著者、勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室核聚變項(xiàng)目首席科學(xué)家?jiàn)W馬爾·哈瑞肯說(shuō)：“最新研究結(jié)果令人興奮，但我們離實(shí)用的核聚變能源還有很長(zhǎng)的路要走，也許需要幾十年?！?/p>
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