机器之心报道
编辑：杜伟、泽南

通过世界最大的激光 ， 研究人员首次诱导聚变燃料自行输出能量超过了输入热量 ， 实现了一种称为燃烧等离子体的现象 。

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凭借 192 束激光以及比太阳中心高三倍以上的温度 ， 科学家们在通往几乎无污染聚变能源的漫长道路上（至少在几分之一秒内）达到了一个关键的里程碑 。
今日 ， 美国加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火装置（National Ignition Facility）研究者的一项研究登上了最新一期的《自然》杂志的封面 。 研究者成功地激发了一种持续很短时间的聚变反应 ， 这是一项重大的壮举 ， 因为聚变需要非常高的温度和压力 ， 很容易熄灭 。
这项研究的最终目标是像太阳产生热量一样实现发电 ， 通过压碎氢原子并使它们彼此靠近 ， 然后生成氦以释放大量的能量 。 但是 ， 自理论提出以来 ， 人们和这个目标的距离一直是「需要数年时间」 。

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论文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04281-w
一支有 100 多人参与的团队在论文《Burning plasma achieved in inertial fusion》中发表了四项实验的结果 ， 并展示了他们取得的成就——燃烧等离子体（ burning plasma） 。 有了这些结果以及 2021 年 8 月发布的跟踪实验初步结果 ， 研究者表示他们即将迎来一个更大的进展——点火（ignition） 。 到那时 ， 燃料可以继续自己「燃烧」 ， 也将产生比激发最初反应所需能量更多的能量 。
论文共同一作、劳伦斯利弗莫尔国家实验室实验物理学家 Alex Zylstra 表示 ， 「我们离实现下一步目标非常近了 。 」

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核聚变（nuclear fusion）将水分子中的两种氢（氘和氚 ， 氢的两种同位素或形式）压在一起 。 当它们融合时 ， 没有参与此项研究的密歇根大学实验等离子体物理学家 Carolyn Kuranz 表示 ， 「少量（毫克）的燃料会产生大量的能量 ， 并且非常『干净』 ， 不会生成放射性废弃物 。 这基本上是无限的清洁能源 ， 并可以部署在任何地方 。 」
研究回顾
几十年来 ， 世界各地的研究人员一直致力于这项研究 ， 尝试了不同的方法 。 其中 ， 35 个国家在法国南部合作开展了一个名为国际热核试验反应堆（International Thermonuclear Experimental Reactor）的项目 ， 该项目使用巨大的磁性材料来控制过热的等离子体 。 该项目预计将于 2026 年运营 。
同样没有参与这项研究的普林斯顿等离子体物理实验室（Princeton Plasma Physics Laboratory）主任 Steven Cowley 介绍道 ， 美国和英国开展的早期实验成功地融合了原子 ， 但没有实现自发热 。

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位于劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火装置的 NIF 目标湾（Target Bay） 。 该系统使用 192 束激光束汇聚在巨大球体的中心 ， 使一个微小的氢燃料芯块（hydrogen fuel pellet）内爆 。 图源：Lawrence Livermore National Laboratory

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但现在不能指望核聚变实用化 。 共同一作、伦斯利弗莫尔国家实验室首席科学家 Omar Hurricane 表示 ， 「在科学上 ， 这些结果令我们非常兴奋 。 但我们离实现有效能量（useful energy）还有很长的路要走 。 也许需要几十年 。 」