激光加热纳米线产生微尺度的核聚变

【博科园-科学科普（关注“博科园”看更多）】核聚变是一种能给我们的太阳提供能量的过程，当光元素之间的核反应产生较重的元素时就会发生。这也发生在科罗拉多州立大学的一个实验室里。CSU科学家和合作者在实验室中使用一种紧凑但强大的激光来加热排列有序纳米线的阵列，在实验室中展示了微型核融合技术，他们已经达到了在核聚变过程中产生的中微子- chargeless亚原子粒子的记录效率。他们的工作在《自然通讯》上发表的一篇论文中详细阐述，由乔治·罗卡，大学杰出的电气和计算机工程和物理学教授领导。论文的第一作者是CSU研究生Alden Curtis。

目标室(前)和超高强度激光(后)用于科罗拉多州立大学的微尺度融合实验。图片版权：Advanced Beam Laboratory/Colorado State University

激光驱动的可控核聚变实验通常是在大型建筑物内安装的价值数亿美元的激光器进行的。这样的实验通常是为清洁能源应用的融合而设计的。相比之下罗卡的学生、研究科学家和合作者们，用一种他们从头开始建造的超快、高性能的桌面激光器工作。他们用他们快速的脉冲激光照射隐形电线的目标，并立即创造出极热的、密集的等离子体——在太阳内部的条件接近。这些等离子体驱动聚变反应，释放出氦和高能中子的闪光。

左上方：扫描电子显微镜图像排列的氘化聚乙烯纳米线，其他的面板是纳米线的三维模拟，通过超强激光脉冲快速爆炸。图片版权： Advanced Beam Laboratory/Colorado State University

在他们的自然通讯实验中，研究小组在每单位激光能量中产生了创纪录的中子数，比使用相同材料的常规平靶的实验要高出500倍。他们的激光靶是由一种叫做氘化聚乙烯的材料制成的纳米线阵列。这种材料类似于广泛使用的聚乙烯塑料，但它的普通氢原子被氘取代，氘是一种较重的氢原子。这些努力得到了德国杜塞尔多夫大学(德国)和CSU的密集计算机模拟的支持。在小范围内有效地制造聚变中子，可能会导致基于中子的成像技术的进步，以及中子探测器，以获得对结构和性能的洞察。

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参考：Nature Communications

内容：经“博科园”判定符合今主流科学

来自：科罗拉多州立大学

编译：光量子

审校：博科园

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