美國制造世界最大激光脈沖

高翔

位于加利福尼亞州勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)的美國國家點(diǎn)火裝置（NIF）日前制造出了人類歷史上能量最大的激光脈沖。7月5日，192束激光融合成一個(gè)紫外線激光脈沖，產(chǎn)生了500萬億瓦特峰值功率，這比美國在任何特定時(shí)刻內(nèi)使用的總電量還要高1000多倍。

對(duì)旨在用類似于發(fā)生在氫彈中的核聚變反應(yīng)產(chǎn)生巨大能量的“聚變”設(shè)備來說，這個(gè)脈沖的產(chǎn)生具有重大歷史意義。美國國家點(diǎn)火裝置負(fù)責(zé)人愛德華·摩西表示：“它正全面運(yùn)作?？茖W(xué)家在清潔聚變能源的探索上邁出了重要一步?！?/p>

麻省理工學(xué)院高級(jí)研究科學(xué)家理查德-帕特拉索表示：“這個(gè)500萬億瓦功率的激光脈沖是美國國家點(diǎn)火裝置研究小組的非凡成就——在實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)造出迄今為止只出現(xiàn)于恒星內(nèi)部深處的史無前例的聚變反應(yīng)。對(duì)美國和世界各地像我們一樣在極端條件下不懈追求基礎(chǔ)科學(xué)和實(shí)驗(yàn)室聚變點(diǎn)火目標(biāo)的科學(xué)家來說，這是一個(gè)非同尋常、令人興奮的成就?！?/p>

加利福尼亞大學(xué)伯克利分校天文學(xué)、地球與行星學(xué)教授雷蒙德·簡羅茨表示：“美國國家點(diǎn)火裝置成功制造出500萬億瓦功率、具有里程碑意義的激光脈沖，這是世界上經(jīng)過最嚴(yán)格的控制產(chǎn)生的能量最大的激光?！?/p>

這個(gè)脈沖只持續(xù)了230億分之一秒。這個(gè)激光陣列并未朝著目標(biāo)物發(fā)射，但2年內(nèi)，科學(xué)家將朝著一個(gè)1毫米氫球發(fā)射這192束激光。美國國家點(diǎn)火裝置的科學(xué)家希望它將來點(diǎn)燃聚變反應(yīng)堆的聚變，從而釋放出比這些激光所輸入的能量還要多的能量，這也就是可控的核聚變反應(yīng)，即所謂的“人造太陽”。

受控的核聚變可以生成一種從50年代以來科學(xué)家一種試圖制造出來的清潔能源，但在氫彈中核聚變是不受控制的。由于激光脈沖的持續(xù)時(shí)間極其短暫，所以所需總能量并不像聽起來的那么多，它們被儲(chǔ)存在美國國家點(diǎn)火裝置電池一樣的巨大容器中。 美國國家點(diǎn)火裝置負(fù)責(zé)人摩西表示：“該事件在國家點(diǎn)火計(jì)劃對(duì)聚變點(diǎn)火的探索中是個(gè)重要里程碑。國家點(diǎn)火裝置用單個(gè)激光束進(jìn)行過許多次類似的能量生成示范，但用192束激光在同時(shí)進(jìn)行操作還是頭一次。”點(diǎn)火將成為一種釋放出遠(yuǎn)超過“得失相當(dāng)點(diǎn)”的巨大能量的自持反應(yīng)。

美國國家點(diǎn)火裝置使用了超重氫和在“重水”中發(fā)現(xiàn)的氫同位素重氫的小球，通過激光器把這些小球壓縮到起初尺寸的數(shù)百分之一大。這個(gè)反應(yīng)把這些原子融合成氮原子，釋放出移動(dòng)迅速、名為中子的亞原子粒子，這可能用于給水加熱和為蒸汽輪機(jī)提供動(dòng)力。

但該項(xiàng)聚變研究并非沒有爭議。美國國家點(diǎn)火裝置還參與了美國的武器研發(fā)計(jì)劃。這個(gè)聚變過程還被用于氫彈中。美國國家點(diǎn)火裝置在這個(gè)國家的“核武器庫存維護(hù)與管理計(jì)劃”中扮演著重要角色，以確保核軍火庫發(fā)揮它應(yīng)有的作用。綠色和平組織等環(huán)境機(jī)構(gòu)認(rèn)為應(yīng)把聚變研究的經(jīng)費(fèi)轉(zhuǎn)移到研發(fā)風(fēng)力和波浪發(fā)電等技術(shù)上來。

受控的核聚變可以生成一種從50年代以來科學(xué)家一種試圖制造出來的清潔能源，但在氫彈中核聚變是不受控制的。由于激光脈沖的持續(xù)時(shí)間極其短暫，所以所需總能量并不像聽起來的那么多，它們被儲(chǔ)存在美國國家點(diǎn)火裝置電池一樣的巨大容器中。