4. 核聚变反应产生了地球上最亮的X射线,可与一些恒星发出的X射线相匹敌。这可能为新的极端实验打开大门,例如模拟太阳如何吸收辐射,以及测试可能改善未来的聚变反应材料如何承受核爆。
该反应本身也比太阳温度更高。“事实是,当燃料燃烧并发生点火,且[爆炸]波向外传播时,我们的这个就比太阳温度更高,”新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的瑞安·莱斯特(Ryan Lester)说。“我们就是本太阳系中最热的那个点。”
2021年,加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火装置的研究人员实现了核聚变点火,这是一种能量足以自我维持的反应。这是将核聚变开发作为有用能源这条道路的里程碑。
现在,莱斯特和他的同事在发生点火的小型圆柱体上添加了窗口。这释放出了实验室曾经产生的最亮X射线,并将点火变成了一项前所未有的极端物理实验。
研究人员将192束高能激光射入一个铅笔擦大小的金圆柱体中,该圆柱体内含有一个装满氢原子重态的碳胶囊。这些激光束生成了X射线浴,将胶囊压缩和加热到如此程度,以至于氢燃料开始进行核聚变,引发点火。
一旦发生点火,窗口蒸发并让X射线释放出来,发出数十万亿瓦的功率,与某些红矮星的亮度一个水平。
莱斯特说,最终实现点火的装置的每一个元件背后,都有数十年的计算机模拟、原型设计和实验测试。“这是一个高度精炼、高度优化的系统,将辐射保留在内,保持温度并]控制胶囊对称性,以便所有事物完美组织,使点火能发生,”他说。
新泽西州普林斯顿等离子体物理实验室的劳拉·伯扎克·霍普金斯(Laura Berzak Hopkins)表示,首先实现点火是一项代际成就,需要研究人员数十年来研究的细节。她说,重要的是点火不仅可以重复,而且用修改过的圆柱体重复。
伯扎克·霍普金斯说,要从展示点火转向将核聚变用作高效能源,我们必须在每次发生时学到一些新东西。她说,莱斯特和他的同事已经展示了更多这样去做的方法。
大多数对极端高能条件的研究,无论是在核聚变反应堆还是恒星中,都依赖于计算机模拟,但最新的实验可能提供一种更直接和精确的替代方案。一个显著的例子是对太阳不透明性的研究,或者太阳内某些元素如何吸收辐射的研究。
莱斯特说,他希望这项实验也能有助于未来实验的设计,例如通过提供当极低密度泡沫被添加到胶囊中时会发生什么的更详细视图。这是因为据推测它们可以稳定反应并使其更高效。他说,此类实验最早可能在明年开始。