激光加熱納米線產生微尺度的核聚變

【博科園-科學科普（關注「博科園」看更多）】核聚變是一種能給我們的太陽提供能量的過程，當光元素之間的核反應產生較重的元素時就會發生。這也發生在科羅拉多州立大學的一個實驗室里。CSU科學家和合作者在實驗室中使用一種緊湊但強大的激光來加熱排列有序納米線的陣列，在實驗室中展示了微型核融合技術，他們已經達到了在核聚變過程中產生的中微子- chargeless亞原子粒子的記錄效率。他們的工作在《自然通訊》上發表的一篇論文中詳細闡述，由喬治·羅卡，大學傑出的電氣和計算機工程和物理學教授領導。論文的第一作者是CSU研究生Alden Curtis。

目標室(前)和超高強度激光(後)用於科羅拉多州立大學的微尺度融合實驗。圖片版權：Advanced Beam Laboratory/Colorado State University

激光碟機動的可控核聚變實驗通常是在大型建築物內安裝的價值數億美元的激光器進行的。這樣的實驗通常是為清潔能源應用的融合而設計的。相比之下羅卡的學生、研究科學家和合作者們，用一種他們從頭開始建造的超快、高性能的桌面激光器工作。他們用他們快速的脈衝激光照射隱形電線的目標，並立即創造出極熱的、密集的等離子體——在太陽內部的條件接近。這些等離子體驅動聚變反應，釋放出氦和高能中子的閃光。

左上方：掃描電子顯微鏡圖像排列的氘化聚乙烯納米線，其他的面板是納米線的三維模擬，通過超強激光脈衝快速爆炸。圖片版權： Advanced Beam Laboratory/Colorado State University

在他們的自然通訊實驗中，研究小組在每單位激光能量中產生了創紀錄的中子數，比使用相同材料的常規平靶的實驗要高出500倍。他們的激光靶是由一種叫做氘化聚乙烯的材料製成的納米線陣列。這種材料類似於廣泛使用的聚乙烯塑料，但它的普通氫原子被氘取代，氘是一種較重的氫原子。這些努力得到了德國杜塞爾多夫大學(德國)和CSU的密集計算機模擬的支持。在小範圍內有效地製造聚變中子，可能會導致基於中子的成像技術的進步，以及中子探測器，以獲得對結構和性能的洞察。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

參考：Nature Communications

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：科羅拉多州立大學

編譯：光量子

審校：博科園

解答：本文知識疑問可於評論區留言

傳播：博科園

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