@ 2015.10.05 , 15:00
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为了校准聚变设备,美国国家标准技术局掰弯石英

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美国国家标准技术局(NIST)详细披露了其用来校准聚变研究装置的方法,它使用一个涉及包括掰弯石英晶体的有趣技术。这些晶体就是普通的石英,它们让科学家们能精确测量来自桑迪亚国家实验室所谓Z-机器的强大X射线,这是全世界最大的X射线发生器。

基本上,Z脉冲电源设施如上图(也被人叫做Z-机器),它通过装在大金属桶里的一小坨氢的较重同位素氘工作。令人难以置信地强大的电容器存储并瞬间释放超过2500万安培的电流,使氘球内爆并导致它的一些原子融合。这会导致释放出巨大的X射线信号,然后可以通过研究它来了解制造它的融合过程——但我们怎样才能准确地测量这样的信号?

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桑迪亚的回答是掰弯石英晶体,这就是把石英薄片在字面意义上慢慢掰弯。这些晶体是不到半毫米厚的矩形,研究者们把它们装载在金属框架里,以防它们在缓慢掰弯获得曲率的过程中被掰断。它们的晶格在被这样掰弯时充当了X射线信号棱镜,按特定子波长分离它们,因此科学家们就能个别地收集和分析它们。

为了校准它们,研究者们基本上要用已知强度和能量的标准X射线源轰击这些晶体,并测量所得光谱,其目的并不是要了解X射线本身,而是要创建晶体对于辐射能量/强度的响应曲线,这些X射线彩虹形成一条曲线,然后就能作为图例解释来自实际实验的经石英分解的X射线信号。

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一根天然掰弯的石英晶体。

因为每个掰弯的晶体都有略微不同的光学特性,从而创建出独特的散射效应,它们都需要单独校准。如果他们不确实地量化每个晶体如何与所有不同种类的X射线相互作用,最终就会得到有非常轻微误差的结果——你知道科学家们有多痛恨这些。

这些信号应该带来对聚变力量的了解以及其它事情。创造一个能工作的聚变反应堆意味着维持聚变反应的稳定约束,目前是用激光或者磁性约束(记得《星际迷航》上他们总是在谈论“约束光束”么?)。这种约束不仅要足够强大,形状还必须精确符合它所约束的聚变反应——为了做到这些,你就需要非常了解反应过程,这些实验就可以提供这种信息。

更有趣的是,他们也可以让天文学家们研究组成太阳的元素。观察已经暗示某些元素在恒星中心融合,而理论则预测一个非常不同的分布。桑迪亚国家实验室的Z-机器可以创造和“宏观”尺度非常相同类型的聚变反应,让天文学家们推导出一些聚变规律,并将其应用于对我们这颗恒星的理解。

本文译自 ExtremeTech,由译者 王丢兜 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 33+1

  1. 枪说不能够
    @3 years ago
    2950313

    煎蛋掰弯行动已经进行到了核聚变领域?

  2. 2950314

    掰弯石英

  3. 2950315

    美国国家标准技术局掰弯石英,煎蛋小编掰弯蛋友

  4. 2950317

    这样下去,优质石英以后会不会灭绝?有没有考虑过可持续发展??

  5. 2950318

    干嘛连石英都要掰弯, 石英是个好孩子

  6. 2950319

    字都认识连起来不懂系列

  7. 2950320

    掰弯石更

  8. 她的城府
    @3 years ago
    2950321

    煎蛋搞得我现在对辦弯两个字好敏感

  9. 2950323

    煎蛋尼够了!!!

  10. 猫粮供应机
    @3 years ago
    2950328

    掰弯 ? 找煎蛋啊!

  11. 2950329

    我就看见了掰弯

  12. rbh920rbh
    @3 years ago
    2950331

    据悉,该项目由煎蛋网小编担当技术支持

  13. 2950335

    石英这么耿直的兄弟都被邪恶势力掰弯了

  14. 一颗花生米
    @3 years ago
    2950340

    小编:万物皆可弯

  15. 2950341

    大扳彎计划通

  16. 叶子
    @3 years ago
    2950345

    小编已经弯到不能再弯了

  17. 2950351

    然后发现有个星球上的石英全都是天然弯的,他们的科学界也刚好庆祝撸直了历史上第一根不弯的水晶

  18. 2950352

    天然掰弯石英晶体后庭栓,煎蛋出品,你,值得拥有

  19. 2950354

    这篇文章翻译得不错。能看懂。

  20. 要十载
    @3 years ago
    2950358

    之前掰弯这事情不还是私底下的么?

  21. 冷冷
    @3 years ago
    2950360

    强烈要求梵蒂冈发表声明禁止新教徒在nasa研究相关掰弯项目

  22. jeff1994
    @3 years ago
    2950374

    快住手!

  23. 光囝
    @3 years ago
    2950426

    最大的东西不应该都在我国吗?

  24. 2950448

    不愧是JD的星期一,这标题太可怕了

  25. 2950477

    为什么配图是粒子加速器的图片?

  26. 叼那声
    @3 years ago
    2950484

    看到掰弯就滚进来了

  27. 夜歌
    @3 years ago
    2950496

    科学家们就能个别的研究他们。这说都不会话了啊,不能说成是逐个的吗,单独的吗,独立的吗。。individually。。

  28. 2950531

    小编:石英都弯了,你们好意思不弯?

  29. 花花
    @3 years ago
    2950864

    我知道我看不懂文,所以我直接来评论区了。

  30. 蝴蝶的触角
    @3 years ago
    2950976

    要掰弯 找煎蛋 煎蛋掰弯 就是这么煎蛋~

  31. 2951095

    掰弯单晶做光栅是X射线光学里的常用技术。不过用单晶硅更好,因为单晶硅是人类能制造的最纯晶体。

  32. 阿卡特兹
    @3 years ago
    2951482

    这种工作不应该是由英国人做吗?

  33. 嗷呜
    @3 years ago
    2952826

    哈哈哈哈哈哈请来掰弯我

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