研究人员在聚变燃烧的等离子体中发现奇怪的高能量行为

模仿太阳内部发生的极端反应是是核聚变研究人员的目标，让它们产生热量以保持反应的进行并产生清洁、无限的能量是科学界皇冠上的明珠。研究人员最近向这一目标迈出了重要一步，实现了自我加热的"燃烧等离子体"，而现在，他们在对该等离子体的仔细审视的时候发现了其中离子的奇怪的、无法解释的行为。

自2009年以来，国家点火设施（NIF）的科学家们一直在追求核聚变，使用192个激光器阵列向一个约为球形轴承大小的燃料囊发射高能脉冲。这粒燃料是由氘和氚组成的，用突如其来的强热将其湮灭，使独立的原子融合成氦，在此过程中释放出巨大的能量。

在一个理想的世界里，核聚变研究人员将让这些核聚变反应作为热源，摒弃激光，让他们相遇为自己提供能量，成为一个自我维持的能源。今年1月，NIF的科学家们发表了研究报告，其中他们详细介绍了实现这一梦想的重要步骤，调整了他们的技术以创造一个自我持续的"燃烧等离子体"。

尽管燃烧的等离子体只存在了几纳秒，但这项研究是该领域的首创，也是核聚变研究这一分支--即惯性约束核聚变（ICF）的重要进展。对这种燃烧的等离子体的新分析现在显示出它以一种意想不到的方式表现出来，其中的离子显示出比模型预测的能量更高。

新论文的主要作者阿拉斯泰尔-摩尔说："这意味着经历核聚变的离子在最高性能的轰击中带来了比预期更多的能量，这是用于模拟ICF内爆的正常辐射流体力学代码所不能预测的。"

科学家们将离子出乎意料的高能行为比作多普勒效应，就像你可能听到警笛在汽车接近、经过，然后驶向远方时的变化一样。该团队说，需要更先进的模拟来正确地充实起作用的过程，但这样做可以为今后的聚变设施设计提供关键的见解。

该团队写道："了解这种偏离流体力学行为的原因可能对实现稳健和可重复的点火很重要。"

这项研究发表在《自然-物理》杂志上。

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https://www.nature.com/articles/s41567-022-01809-3