イリノイ州シカゴ— 今週、カリフォルニア州ローレンス リバモア国立研究所の国立点火施設 (NIF) は、点火達成への道のりにおける重要なマイルストーンを発表しました。しかし、NIF は単に星のエネルギーを利用するだけではなく、星がどのようにエネルギーを生成するかを最初に学ぶことでもあります。実際、物質を極端な圧力と温度に押し込むことで、科学者はあらゆる種類の未解決の問題を探ることができます。ここでは、Science を出版している AAAS の年次総会で 、4 人の物理学者が私たちと一緒に座って、NIF の基礎科学の可能性と、レーザーを独り占めした場合にどのような実験を行うかについて話し合いました.
Q:NIF は何をするために設計されましたか?
Johan Frenje (ケンブリッジのマサチューセッツ工科大学): NIF は、サッカー スタジアム 3 つ分の大きさのレーザーで、ビーム数は 192 です。私たちはこれらのレーザーを使用して、「ショット」と呼ばれる間にカプセルを非常に高密度に、できれば高温に爆破します。これらの条件に到達すると、投入したエネルギーよりも多くのエネルギーを生成する着火が可能になる可能性があります。かなりの進歩を遂げましたが、発火までにはまだ長い道のりがあります。
アニ アプラハミアン (インディアナ州ノートルダム大学): イグニッションがあれば、太陽のような動力源となり、無限のエネルギーを生み出します。しかし、そこにたどり着くまでにいくつかの技術的な問題がありました.
Q:核融合研究に加えて、NIF で他にどのような科学の子供たちにできることはありますか?
AA: NIF での仕事は、まさに物質を理解することです。 考える 私たちはプラズマと核物質について多くのことを理解していますが、実際には理解していません。 NIF でできることは、知識のフロンティアです。
J.F.: 私にとって最大の問題は、非常に高い温度と圧力でプラズマを理解することです。その物理学の一部はまだ理解されていないため、やるべきことはかなりあります.
ナレク ガリビアン (ローレンス リバモア国立研究所、カリフォルニア): NIF は、基礎科学の測定に使用できる素晴らしい中性子源です。特に、原子核がエネルギーを獲得し、基底状態から励起状態にジャンプする異性体状態を調べようとしています。これらの状態は安定していないため、励起された原子核を測定することは非常に困難です。しかし、NIF は非常に多くの中性子を生成するため、実際にその状態を作成し、同じショットで測定することができます。これらの測定値がどうなるかを予測するモデルはありますが、私たちが知っていると思うことが実際に正しいことを証明するには、常に実験結果が必要です.
René Reifarth (ドイツ、フランクフルトのゲーテ大学): 地球の通常の温度を見ると、約 300 ケルビン、または 30°C になります。 NIF ショットの内部では、星の内部に近い 1 億 5000 万ケルビンの温度に達します。それは他ではできませんし、NIFでも非常に短い時間しかできません。こんなに熱いものに触れられるチャンスはこれしかない。物質を非常に極端な条件下に置いた場合に解決できる問題は他にもあります。
Q:NIF ショットは星の内部にどの程度似ていますか?
R.R.: 星にもよるし、ショットにもよる。しかし、NIF では、典型的な星の温度に非常に近い温度に達することができます。もちろん、星のコアははるかに大きく、極端な温度と圧力にはるかに長く留まります. NIF は、爆縮中にのみこれらの条件を作成できます。それでも、NIF カプセルの内部で何が起こっているかを説明できれば、星の内部で何が起こっているかを説明できることを願っています。 NIF は、核融合、爆発、あらゆる種類のものに関する基本的な理解をテストします。
Q:NIF を 1 週間独り占めできるとしたら、どんな実験をしますか?
R.R.: カプセルに重元素をドープして、何が起こるか見てみます。
NG: プラズマが形成されたときに何が起こるか、どのように冷却するかを研究できるようにするために、内破するときにカプセルから出てくる文字通りすべてを収集することについて常に話しています。 NIF で自分の時間を使ってできる興味深いことがたくさんあります。
J.F.: 荷電粒子の輸送、つまりエネルギーと粒子がプラズマ内でどのように輸送されるかを調べます。それは大きな問題であり、私たちはそれをよく理解していません。そこには多くの理論がありますが、プロセスがどのように機能するかについての実験データはありません.人々はこれを 30 年間試みてきましたが、非常に困難です。 NIF を使用して非常に高品質の測定を行う可能性は大いにあると思います。
AA: アイデアが不足することはないと思います。
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