了解核聚變有了新工具

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材料，平勻照射整個(gè)目標(biāo)，將其加熱到100eV（百萬開氏度以上），生成固體密度等離子體。

正如研究小組領(lǐng)導(dǎo)、牛津大學(xué)的賈斯廷·瓦克所說：“X射線激光分外關(guān)鍵，我們無法在別的地方舉行這種測驗(yàn)?！盠CLS為測驗(yàn)供給了特需條件：用于檢測極端現(xiàn)象的嚴(yán)格受控的環(huán)境，相干X射線能量極高而且能精確調(diào)整，精確檢測特殊固體密度等離子體屬性的方法。

希瑞克斯塔等人檢測了鋁箔系統(tǒng)內(nèi)高電荷離子的K殼層電離電子的熒光，反推內(nèi)部壓力電離下有效電離勢連續(xù)降低的變化，察覺測驗(yàn)結(jié)果和廣泛使用的Stewart-Pyatt模型（1965年提出，簡稱SP模型）所預(yù)料的結(jié)果不符，卻和更早的Ecker-Krll模型（1963年提出，簡稱EK模型）吻合的較好。研究人員指出，從研究核聚變能源到理解恒星內(nèi)部的運(yùn)行機(jī)制，這一結(jié)果將對大量領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。

兩種模型的含義——

推翻沿用半個(gè)世紀(jì)的模型意味著什么？理論的改換將會對哪些研究產(chǎn)生影響？為此科技日報(bào)記者還特意采訪了中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)應(yīng)用物理與技術(shù)研究中心主任賀賢土。

賀賢土解釋說，溫稠密物質(zhì)中存在繁雜的電離效應(yīng)，精確了解不同粒子的電離程度，可以很好了解強(qiáng)耦合下溫稠密物質(zhì)內(nèi)各種粒子和束團(tuán)的狀態(tài)和成分，這對研究溫稠密物質(zhì)特性，如局部熱動力學(xué)下狀態(tài)方程和輸運(yùn)系數(shù)特別重要。

目前還沒有一種合意的理論能很好描述溫稠密物質(zhì)性質(zhì)。雖有好幾種壓力電離模型，但很難判斷它們切實(shí)性，如何測驗(yàn)診斷難度很大。目前國際上好多數(shù)值模擬程序中都采用SP模型，它是用離子間距作為考慮有效屏蔽的平均離子模型的參量；而EK模型是用離子和自由電子密度之和表示粒子間距，作為考慮有效屏蔽的平均離子模型的參量。

希瑞克斯塔等人用兩種模型預(yù)言溫稠密物質(zhì)的有效電離勢發(fā)生連續(xù)下降的特性，說明了EK模型給出更大的下降，這對精確研究溫稠密物質(zhì)狀態(tài)方程、電導(dǎo)系數(shù)和熱導(dǎo)率、離子輻射等性質(zhì)都有重要意義。

測驗(yàn)的重要性還在于他們篩選出了更好的模型。測驗(yàn)數(shù)據(jù)與EK模型吻合的更好，說明在計(jì)算等離子體密度時(shí)不能疏忽電子的影響，考慮電子數(shù)量的模擬效果更好。但EK模型仍有不符合測驗(yàn)的地方，還需要更多測驗(yàn)和細(xì)節(jié)上的修正。這也表達(dá)了等離子體內(nèi)部電離的繁雜性。

賀賢土說，我國目前還沒有像可調(diào)諧的千電子伏特以上能量相干的X射線自由電子激光器，上述測驗(yàn)由于條件的限制還無法開展。我們主要利用我國神光Ⅱ和神光Ⅲ原型激光器從整體上舉行溫稠密物質(zhì)的狀態(tài)方程等研究；理論上研究溫稠密物質(zhì)主要從量子統(tǒng)計(jì)啟程研究它們的電離度、等離子體相變（PPT）、化學(xué)勢、自能等物理量，并在密度泛函和Green函數(shù)等框架下理論研究它們的粒子數(shù)密度，進(jìn)而獲得了狀態(tài)方程和輸運(yùn)系數(shù)，精確了解通常要從第一性原理啟程舉行數(shù)值模擬研究。

溫稠密物質(zhì)研究有廣泛應(yīng)用——

熱核聚變能源是人類夢想的清潔能源。目前，實(shí)現(xiàn)可控核聚變主要有兩種技術(shù)途徑。一種是用托卡馬克裝置開展“磁約束聚變”的研究，另一種是激光驅(qū)動的慣性約束聚變（ICF）。ICF研究除了應(yīng)用于聚變能源之外，還可用于國防和高能量密度物理根基科學(xué)研究。ICF靶丸在內(nèi)爆過程中受壓縮的燃料就是溫稠密物質(zhì)，因此，更好的模型對于指導(dǎo)我國的測驗(yàn)也是重要的參考。同時(shí)ICF研究使用的高功率、大能量納秒脈沖激光器，以及能產(chǎn)生相對論等離子體的超短、超強(qiáng)皮秒和飛秒激光器，可以供給高能量密度物理研究的重要測驗(yàn)條件。它們不僅對ICF研究，而且對建立地球上天體物理模擬測驗(yàn)室、推動超高能精致臺式加速器研究、地幔特性和成礦機(jī)理研究、超高能核物理研究等都具有特別重要意義。

賀賢土還指出，高能量密度物理是目前國際上快速進(jìn)展的新興學(xué)科。在我國，北京大學(xué)應(yīng)用物理與計(jì)算研究中心在這一領(lǐng)域中重點(diǎn)開展了以下五個(gè)方面的研究：一是高能量密度狀態(tài)下物質(zhì)的特性，尤其是溫稠密物質(zhì)的研究；二是強(qiáng)場作用下原子的電離；三是強(qiáng)場下帶電粒子加速研究；四是可壓縮流體湍流與流體力學(xué)不穩(wěn)定性研究；五是相關(guān)數(shù)學(xué)模型研究和計(jì)算機(jī)程序開發(fā)，目前已獲得了大