核聚變中粒子行為“出人意料”

北京11月16日電 英國《自然·物理學(xué)》雜志14日發(fā)表的一篇論文中，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室科學(xué)家團隊基于實驗結(jié)果認為，離子（帶凈電荷的原子）在聚變反應(yīng)中的行為不同于此前預(yù)期。這些發(fā)現(xiàn)或為未來設(shè)計激光聚變能源帶來新見解，而了解粒子“出人意料”行為的根本原因，對于實現(xiàn)穩(wěn)健和可重復(fù)的點火可能非常重要。

位于勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的美國國家點火裝置是目前最大、最復(fù)雜的慣性約束聚變裝置，主要任務(wù)是產(chǎn)生高能量的聚變反應(yīng)，其實現(xiàn)要依靠激光系統(tǒng)中心的微型腔體和燃料膠囊的精密工程。

在激光聚變實驗中，激光加熱由氘和氚離子組成的燃料，形成等離子體，從中各離子間發(fā)生聚變反應(yīng)。這一反應(yīng)產(chǎn)生的能量加熱燃料帶來更高溫度，從而創(chuàng)造出更多反應(yīng)，導(dǎo)致失控過程（熱核燃燒）。

為了進一步在燃燒等離子體中探索這些反應(yīng)，物理學(xué)家阿拉斯戴爾·摩爾、艾德·哈托尼及他們的同事，此次通過分析聚變反應(yīng)中產(chǎn)生的中子的分布，測量了氘和氚離子的溫度。與過去非燃燒等離子體的實驗相比，研究團隊觀察到了更多具有更高能量的離子，這表明等離子體在熱核燃燒開始時行為不同。

在一篇同時發(fā)表的新聞與觀點文章中，意大利羅馬大學(xué)物理學(xué)家斯蒂法諾·阿特贊尼總結(jié)說，“燃燒等離子體的實現(xiàn)不僅是走向聚變能源漫長道路中的重要一步，也開辟了調(diào)查未經(jīng)探索的物質(zhì)條件的道路，帶來的成果有時會出人意料。”