摘要：位于加利福尼亞勞倫斯利福摩爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置(NIF)最近宣布了具有重要意義的里程碑結(jié)果：已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火溫度。這是熱核反應(yīng)所必備的條件。NIF不只是想要馴服太陽的能量來源，NIF還要研究清楚恒星的初次熱核反應(yīng)的形成原理。

在一年一度的AAAS大會(huì)(美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì))上，四名科學(xué)家將與我們討論NIF將來可能用作的基本科學(xué)用途，同時(shí)會(huì)假設(shè)如果NIF完全屬于他們所有，會(huì)被用來做些什么。

問：NIF是設(shè)計(jì)用來干什么的？

Johan Frenje(麻省理工學(xué)院劍橋分院)：NIF有3個(gè)足球場(chǎng)大小，有192根激光束。用這些全世界功率最強(qiáng)大的激光束照射在氘氚小丸上，讓密度大大增加，我們希望整個(gè)過程產(chǎn)生極高高溫和壓力，進(jìn)而引發(fā)核聚變。當(dāng)達(dá)到這些條件時(shí)，我們就能夠點(diǎn)火，產(chǎn)生的能量將超過點(diǎn)火輸入的能量。目前我們已經(jīng)取得重大進(jìn)展，但是離點(diǎn)火成功還有很長(zhǎng)的路要走。

Ani Aprahamian(圣母大學(xué)印第安納分校)：通過點(diǎn)火我們將獲得類似太陽的能量源泉，可以產(chǎn)生無窮無盡的能量。但是要做到這點(diǎn)，技術(shù)上還有很多難題要攻克。

問：除了熱核反應(yīng)研究，NIF還能用于哪些科學(xué)研究？

A.A.：NIF的研究真正的意義在于理解物質(zhì)。我們覺得自己非常了解等離子體和核物質(zhì)，實(shí)際上我們還沒有真正理解。NIF可以用于開拓新知識(shí)。

J.F.：對(duì)我來說，要克服的最大問題是理解非常高溫高壓下的等離子體。這些是科學(xué)家還沒有搞明白的領(lǐng)域，所以我們要做的還很多。

Narek Gharibyan(加利福尼亞勞倫斯利福摩爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室)：NIF是一臺(tái)很棒的中子發(fā)生裝置，利用NIF我們可以進(jìn)行底層的科學(xué)測(cè)量，尤其是觀測(cè)同質(zhì)異能態(tài)，這是一種原子核捕獲能量從基態(tài)跳躍至激發(fā)態(tài)的狀態(tài)。這些狀態(tài)不是穩(wěn)定態(tài)，所以要觀察處在激發(fā)態(tài)的原子核是非常困難的。但是NIF會(huì)產(chǎn)生大量中子，發(fā)射激光時(shí)不斷有原子核處于激發(fā)態(tài)，可以在同一時(shí)間測(cè)量到。一些模型預(yù)測(cè)了這些測(cè)量的結(jié)果，但是理論終究需要實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，人們才能確定知識(shí)的正確性。

Ren Reifarth(德國(guó)歌德大學(xué)，法蘭克福)：在地球上以正常溫度觀測(cè)，大概是300開爾文，也即30攝氏度。在NIF激光發(fā)射時(shí)，熱量達(dá)到1.5億開爾文，比任何一顆恒星內(nèi)部的溫度都要更高。這是地球上其他地方都無法達(dá)到的溫度，即便在NIF，這個(gè)溫度也只能維持很短時(shí)間。如果將物質(zhì)至于極端條件下，要回答的問題將更多。

問：NIF發(fā)射激光時(shí)和一顆恒星內(nèi)部的狀態(tài)有多接近？

R.R:這取決于不同的恒星，也取決于不同的激光。NIF可以制造出非常接近恒星溫度的條件，當(dāng)然了，恒星內(nèi)部的溫度要高得多，高溫和高壓的持續(xù)時(shí)間也更長(zhǎng)。NIF確實(shí)可以創(chuàng)造這種條件，但僅限于短時(shí)間。如果我們能夠解釋小丸內(nèi)部的現(xiàn)象，我們有可能可以解釋恒星內(nèi)部的現(xiàn)象。NIF是檢驗(yàn)當(dāng)今科學(xué)對(duì)核融合的理解，對(duì)爆炸的理解和對(duì)所有事情的理解。

問：如果NIF讓你們用一星期，你會(huì)拿來做什么實(shí)驗(yàn)？

R.R：我會(huì)在小丸上涂上重元素看看會(huì)發(fā)生什么。

N.G.：我們總在談?wù)撘占趦?nèi)爆過程中所有從小丸中發(fā)射出來的物質(zhì)，這樣才能研究等離子體形成和冷卻過程中發(fā)生的現(xiàn)象，但是我們無法得知碎片是原子化還是成塊。如果NIF是我的，我會(huì)做很多有趣的實(shí)驗(yàn)。

J.F.：我會(huì)觀測(cè)帶電粒子傳輸過程，或者說能量和例子在等離子體中是如何傳輸?shù)?。這是個(gè)很難的問題，我們還沒有充分理解。目前對(duì)于這種現(xiàn)象有很多理論解釋，但是關(guān)于過程的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還沒有。為了研究這種現(xiàn)象，人們已經(jīng)付出了30年的努力，但是研究相當(dāng)困難。我相信NIF可以觀測(cè)到高質(zhì)量的觀測(cè)結(jié)果。

A.A：我覺得不缺主意吧。