@ 2014.02.18 , 16:08
35

问答:世界上功率最强悍的激光可以用来干什么?

位于加利福尼亚劳伦斯利福摩尔国家实验室的美国国家点火装置(NIF)最近宣布了具有重要意义的里程碑结果:已经成功实现点火温度。这是热核反应所必备的条件。NIF不只是想要驯服太阳的能量来源,NIF还要研究清楚恒星的初次热核反应的形成原理。

在一年一度的AAAS大会(美国科学促进会)上,四名科学家将与我们讨论NIF将来可能用作的基本科学用途,同时会假设如果NIF完全属于他们所有,会被用来做些什么。

[-]

问:NIF是设计用来干什么的?

Johan Frenje(麻省理工学院剑桥分院):NIF有3个足球场大小,有192根激光束。用这些全世界功率最强大的激光束照射在氘氚小丸上,让密度大大增加,我们希望整个过程产生极高高温和压力,进而引发核聚变。当达到这些条件时,我们就能够点火,产生的能量将超过点火输入的能量。目前我们已经取得重大进展,但是离点火成功还有很长的路要走。

Ani Aprahamian(圣母大学印第安纳分校):通过点火我们将获得类似太阳的能量源泉,可以产生无穷无尽的能量。但是要做到这点,技术上还有很多难题要攻克。

问:除了热核反应研究,NIF还能用于哪些科学研究?

A.A.:NIF的研究真正的意义在于理解物质。
我们觉得自己非常了解等离子体和核物质,实际上我们还没有真正理解。NIF可以用于开拓新知识。

J.F.:对我来说,要克服的最大问题是理解非常高温高压下的等离子体。这些是科学家还没有搞明白的领域,所以我们要做的还很多。

Narek Gharibyan(加利福尼亚劳伦斯利福摩尔国家实验室):NIF是一台很棒的中子发生装置,利用NIF我们可以进行底层的科学测量,尤其是观测同质异能态,这是一种原子核捕获能量从基态跳跃至激发态的状态。这些状态不是稳定态,所以要观察处在激发态的原子核是非常困难的。但是NIF会产生大量中子,发射激光时不断有原子核处于激发态,可以在同一时间测量到。一些模型预测了这些测量的结果,但是理论终究需要实验来验证,人们才能确定知识的正确性。

René Reifarth(德国歌德大学,法兰克福):在地球上以正常温度观测,大概是300开尔文,也即30摄氏度。在NIF激光发射时,热量达到1.5亿开尔文,比任何一颗恒星内部的温度都要更高。这是地球上其他地方都无法达到的温度,即便在NIF,这个温度也只能维持很短时间。如果将物质至于极端条件下,要回答的问题将更多。

问:NIF发射激光时和一颗恒星内部的状态有多接近?

R.R:这取决于不同的恒星,也取决于不同的激光。NIF可以制造出非常接近恒星温度的条件,当然了,恒星内部的温度要高得多,高温和高压的持续时间也更长。NIF确实可以创造这种条件,但仅限于短时间。如果我们能够解释小丸内部的现象,我们有可能可以解释恒星内部的现象。NIF是检验当今科学对核融合的理解,对爆炸的理解和对所有事情的理解。

问:如果NIF让你们用一星期,你会拿来做什么实验?

R.R:我会在小丸上涂上重元素看看会发生什么。

N.G.:我们总在谈论要收集在内爆过程中所有从小丸中发射出来的物质,这样才能研究等离子体形成和冷却过程中发生的现象,但是我们无法得知碎片是原子化还是成块。如果NIF是我的,我会做很多有趣的实验。

J.F.:我会观测带电粒子传输过程,或者说能量和例子在等离子体中是如何传输的。这是个很难的问题,我们还没有充分理解。目前对于这种现象有很多理论解释,但是关于过程的实验数据还没有。为了研究这种现象,人们已经付出了30年的努力,但是研究相当困难。我相信NIF可以观测到高质量的观测结果。

A.A:我觉得不缺主意吧。

维基

本文译自 Sciencemag,由译者 王大发财 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

4.2
赞一个 (7)

TOTAL COMMENTS: 35+1

  1. 亚克西
    @4 years ago
    2329792

    美国点火打火机,那里不会点哪里,so义贼

    [99] XX [7] 回复 [0]
  2. minyanhuo
    @4 years ago
    2329795

    照邻居家的窗户

    [37] XX [0] 回复 [0]
  3. 阿华田
    @4 years ago
    2329796

    说句没文化的话,会不会产生造出个小太阳出来?这下不作死就真的不会死了

    [2] XX [30] 回复 [0]
  4. 痞卡丘
    @4 years ago
    2329798

    可以用来精准切蛋糕,每次切蛋糕都要计算如何平均切太煎熬了,对了我是处女座,哎哎哎你别打我啊

    [25] XX [3] 回复 [0]
  5. 离退休老干部
    @4 years ago
    2329818

    @阿华田: 其实本来的目的就是制造小太阳,但是你放心啦,那个小丸子里就那么多热核燃料,烧光就没了,只能维持极短的时间。

    就像鞭炮和糗弹的区别

  6. Shadow
    @4 years ago
    2329821

    喵星人:“亮瞎我的双眼!”
    或者干脆射向月亮玩,半个地球的喵星人都会举头望月的

    [14] XX [0] 回复 [0]
  7. junffeng
    @4 years ago
    2329835

    又想起了红警的段子,,,,受控核聚变方面美国走的是光棱路线,,,中国走的是电磁路线

    [49] XX [3] 回复 [0]
  8. 绝命粉魔。
    @4 years ago
    2329838

    在月亮上画大雕

    [121] XX [1] 回复 [0]
  9. 夏洛克酱
    @4 years ago
    2329839

    估计会被超人拿来做人工日光浴吧

  10. alessio
    @4 years ago
    2329842

    拿来逗猫的。。

    [50] XX [0] 回复 [0]
  11. 翻译要准确
    @4 years ago
    2329847

    倒数第二第三节,前面说“比任何一颗恒星内部的温度都要更高”,后面又说“恒星内部的温度要高得多”。实际上前面那句的原文是“ we reach temperatures of 150 million kelvin, which is more like the inside of a star.”意思是“(相比地球上的正常温度300K,)150亿开尔文的温度更接近恒星内部的温度”。后面那句的原文是”Of course, the cores in the stars are much bigger and also stay at those extreme temperatures and pressures for much longer.”意思是说恒心核心的体积也要大得多,高温和高压的持续时间也更长。
    实际上这两个地方讲的都不是NIF创造的温度与恒星内部温度的比较。

    [28] XX [0] 回复 [0]
  12. 阿华田
    @4 years ago
    2329890

    @离退休老干部: 看来我的担心是多虑的了,WHAT IF把世界上所有的氕氘氚都和起来点火呢?会造出多大一个太阳?

  13. 扭到你费
    @4 years ago
    2329892

    还以为是来照月亮

  14. 2329906

    调戏喵星人

  15. 2329925

    lenard拿它加热咖啡

  16. 2329935

    新型核弹 呗! 本来按照最开始的设计早就已经可以完结的项目 军方介入后就不同了

  17. 不知道
    @4 years ago
    2329962

    @阿华田:

    全地球的氘和氚加起来也不够聚变个几年,如果是太阳那种规模,几秒就烧光了

  18. 2329963

    知乎上有个问答,好像是说拿激光器照射月亮~

  19. 不知道
    @4 years ago
    2329964

    @dd:

    NIF要是新型核弹,那说出这主意的人得多2?

  20. 2329967

    总觉得点着了之后会遇到的第一个问题就是没法子灭火。。。

  21. 我爱原始幼龙
    @4 years ago
    2329970

    点火?这正好找不到火机呢…

  22. 永远的噩梦
    @4 years ago
    2330030

    NIF可以用来融化甚至切割目前已知密度最大的物质 切糕

  23. 搪瓷七厂
    @4 years ago
    2330037

    lasership 好慢

  24. 女人仁爱医院
    @4 years ago
    2330047

    @翻译要准确: m是百万,所以是15亿。

  25. 2330052

    蜘蛛侠2 里章鱼博士的发明

  26. 2330084

    做钻石啊,高温再加个高压

  27. cloudwalker
    @4 years ago
    2330138

    这个国家点火计划实际上可以作为核武器的模拟,因为五大流氓都签了全面禁止核试验条约,自己有了当然不想让别人搞,换个牌子自己该干啥干啥。国内对应的貌似是神光项目,神子开头的都是天字号工程啊。现在世界上在同时搞惯性约束和磁约束的,就只有兔子和鹰两家了,大毛如果有钱可能也可以算上。

  28. 阿布
    @4 years ago
    2330200

    @tt:
    做钻石??
    这种空气环境下 在太阳底下拿放大镜聚光 都能把钻石烧成二氧化碳
    更不用说这种 最大瞬时功率 抵得上全球电网功率的变态家伙了~~

  29. 阿布
    @4 years ago
    2330201

    @cloudwalker:

    其实脚盆鸡 和高卢鸡 也在搞的,中俄美日法都有

    咱们的已成熟的神光2 最大功率8万亿瓦 比日本的技术水平好些
    但只相当于美国国家点火系统 最大功率500万亿瓦的零头

    而最新的神光3 增加到60束激光 最大功率100万亿瓦 已经和美国国家点火系统 没有代差了

  30. 阿布
    @4 years ago
    2330205

    我有个0.6瓦的小激光笔 能烧破气球 和点火柴

    另外 我自己的小公司 平时用的最多的数控设备 就是大型数控激光切割机
    4百多万的德国通快牌的 当然 我可买不起 是用别人厂的外包加工

    耗电量 5万瓦 激光发射功率2千瓦
    可以瞬间射穿 最大1.6厘米厚的钢板 十几秒的时间里 就能按照CAD设计 切出十几毫米厚的钢块零件

    我常幻想把大型激光切割机上的激光模组拆下来
    装个提把 连上线 像拎着加特林那样,站在街上横扫 不知道会是怎样个场面…………

    然后,再来想想500万亿瓦……….

  31. cloudwalker
    @4 years ago
    2330711

    @阿布: 看来我被忽悠了,我以为搞可控聚变就惯性约束、磁约束和彷星器,惯性约束我就知道神光、NIF和前苏联的那个火花系列。

  32. 阿布
    @4 years ago
    2330822

    中国神光三 是100千焦级别的 60束激光

    美国NIF国家点火系统 变态的1800千焦 也就是1.8兆焦 192束激光
    功率方面没差太大 能量方面差距还比较大。。。。希望神光四赶快出来

    日本的是 大阪GEKKO 15千焦级别 12束激光 只有我们的神光二的程度
    法国现有的PHEBUS 10千焦级别 2束激光
    英国的VULCAN 2千焦 8束激光

    英国武器中心的这个2千焦的 实在有点太不给力了
    所以现在正在计划建造和中国神光3一样的100千焦级别的100-TW

    而法国核武所,现在已经决定和美国进行深度合作,由美国替法国建造MLF
    是直接复制 美国NIF 也是一样的1800千焦

    另外,再还有一个夭折了的小规模的 前苏联火花系列

    除了美国NIF这个变态之外,中国神光三 在国际上已经很是一流了

  33. Spector
    @4 years ago
    2333587

    尼玛,为什么这帮评论的都知道的这么多?

  34. 2333597

    可以打穿地壳么

发表评论


24H最赞