麻省理工学院的学生为历史性聚变实验的成功做出了贡献

半个多世纪以来，世界各地的研究人员一直在尝试在实验室中实现聚变点火，这是21世纪的一个巨大挑战。麻省理工学院等离子体科学与聚变中心的高能量密度物理(HEDP)小组专注于一种称为惯性约束聚变(ICF)的方法，该方法使用激光内爆一粒燃料以寻求点火。这组包括九名前任和现任麻省理工学院学生，对2021年进行的历史性ICF点火实验至关重要;结果在那次成功的周年纪念日公布。

2021年8月8日，国家点火设施(NIF)劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员使用192束激光束照亮了一个微小的金圆柱体的内部，该圆柱体封装了一个充满氘 - 氚燃料的球形胶囊，以寻求产生显着的聚变能。尽管研究人员之前已经多次遵循这一过程，使用不同的参数，但这次随后的内爆产生了1.37兆焦耳的历史聚变产量，这是通过一套中子诊断测量的。其中包括麻省理工学院开发和分析的磁反冲光谱仪(MRS)。这一结果于8月8日发表在《物理评论快报》上，这是一项突破性发展一周年纪念日，明确表明第一次受控聚变实验达到了点火状态。

根据Lawson准则，当内部聚变加热功率足够高以克服冷却聚变等离子体的物理过程时，等离子体会点燃，从而产生一个正热力学反馈回路，该回路非常迅速地增加等离子体温度。在ICF的情况下，点火是聚变等离子体可以启动“燃料燃烧传播”到周围密集和冷燃料的状态，从而实现高聚变能量增益的可能性。

“这一历史性结果无疑表明，点火阈值是一个真实的概念，具有很好的理论计算，并且聚变等离子体可以在实验室中被点燃，”HEDP部门负责人Johan Frenje说。

十多年来，HEDP部门通过提供和使用麻省理工学院博士生和工作人员实施的十几种诊断方法，为NIF点火计划的成功做出了贡献，这些诊断对于评估内爆性能至关重要。该论文的数百名合著者证明了这一里程碑的协作努力。麻省理工学院的贡献者包括唯一的学生合著者。

“学生负责实施和使用诊断，以获取对NIF的ICF计划很重要的数据，Frenje说。负责在NIF进行诊断使他们能够积极参与科学对话，从而直接接触尖端科学。

麻省理工学院物理系的学生是尼尔·卡巴迪，格雷姆·萨特克利夫，蒂姆·约翰逊，雅各布·皮尔西和本·赖歇尔特;来自核科学与工程系的学生包括布兰登·拉曼，帕特里克·阿德里安和贾斯汀·库尼穆内。

此外，前学生亚历克斯·齐尔斯特拉博士'15，现在是LLNL的物理学家，是这个创纪录的内爆实验的实验负责人。

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