核聚变中粒子行为“出人意料”，为设计激光聚变能源提供见解

科技日报记者 张梦然

英国《自然·物理学》杂志14日发表的一篇论文中，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室科学家团队基于实验结果认为，离子（带净电荷的原子）在聚变反应中的行为不同于此前预期。这些发现或为未来设计激光聚变能源带来新见解，而了解粒子“出人意料”行为的根本原因，对于实现稳健和可重复的点火可能非常重要。

位于劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的美国国家点火装置是目前最大、最复杂的惯性约束聚变装置，主要任务是产生高能量的聚变反应，其实现要依靠激光系统中心的微型腔体和燃料胶囊的精密工程。

在激光聚变实验中，激光加热由氘和氚离子组成的燃料，形成等离子体，从中各离子间发生聚变反应。这一反应产生的能量加热燃料带来更高温度，从而创造出更多反应，导致失控过程（热核燃烧）。

为了进一步在燃烧等离子体中探索这些反应，物理学家阿拉斯戴尔·摩尔、艾德·哈托尼及他们的同事，此次通过分析聚变反应中产生的中子的分布，测量了氘和氚离子的温度。与过去非燃烧等离子体的实验相比，研究团队观察到了更多具有更高能量的离子，这表明等离子体在热核燃烧开始时行为不同。

在一篇同时发表的新闻与观点文章中，意大利罗马大学物理学家斯蒂法诺·阿特赞尼总结说，“燃烧等离子体的实现不仅是走向聚变能源漫长道路中的重要一步，也开辟了调查未经探索的物质条件的道路，带来的成果有时会出人意料。”