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靶室（前）和飛秒激光（后）用于CSU微尺度融合實驗。 （圖片：Advanced Beam Laboratory）

科羅拉多州立大學(xué)（CSU）科學(xué)家和合作者使用緊湊的“自制”超快激光加熱有序納米線陣列，并在實驗室中展示了微型核聚變。他們已經(jīng)實現(xiàn)了創(chuàng)記錄的中子產(chǎn)生效率（劇變過程中產(chǎn)生）。
激光驅(qū)動的受控聚變實驗通常通過慣性約束來完成，例如在國家點火裝置（National Ignition Facility）的需要數(shù)億美元的多焦耳激光器。這些實驗既可以用于清潔能源應(yīng)用的核聚變，也可以用于材料研究。

相比之下，由CSU領(lǐng)導(dǎo)的學(xué)生、研究科學(xué)家和合作者團(tuán)隊使用超快的臺式激光器產(chǎn)生脈沖，持續(xù)時間為60 fs，能量高達(dá)1.65 J，中心波長為400 nm，激光聚焦為f / 1.7拋物面鏡。目標(biāo)是200或400納米直徑的氘化聚乙烯（CD₂）納米線陣列。

短脈沖與納米線陣列深處的體積很好地耦合，將CD₂的幾微米深的層轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體并導(dǎo)致氘核氘（D-D）聚變。

焦耳級激光脈沖的聚變中子創(chuàng)記錄產(chǎn)量

“對于1.64 J的激光脈沖能量，每發(fā)射中子的最大數(shù)量為3.6×10⁶，相當(dāng)于每焦耳2.2×10⁶個中子，這是迄今為止焦耳級激光脈沖能量獲得的最大聚變中子量，” Nature Communications論文的作者說道。該產(chǎn)量比使用來自相同材料的傳統(tǒng)平板靶材的實驗高出約500倍。

這些努力得到了杜塞爾多夫大學(xué)（德國）和科羅拉多州立大學(xué)的密集計算機(jī)模擬的支持。

小規(guī)模高效地制造聚變中子可能會導(dǎo)致中子成像技術(shù)的發(fā)展，并且中子探測器可以深入了解材料的結(jié)構(gòu)和性能，這些結(jié)果也有助于理解超強(qiáng)激光與物質(zhì)的相互作用。

 


編譯：Nick
編譯來源：LFW