低頻激光可以實現十億倍高效的核聚變
一組研究人員發現了一種可以降低受控核聚變的極端溫度要求的機制。研究表明，強低頻激光在跨越“庫侖勢壘”（防止原子核聚變的電排斥力）方面出乎意料地比高能 X 射線激光更有效。研究人員在一份新聞稿中表示：“與傳統預期相反，結果表明，在可比條件下，低頻激光器在提高聚變效率方面更有效。” “低頻”優勢 傳統觀點認為，高能光子，例如來自 X 射線自由電子激光器的光子，將是驅動聚變的主要候選者。然而，這項新的分析證明了低頻系統（例如近紅外固態激光器）的效率自相矛盾。雖然單個 X 射線光子能量更高，但低頻激光場允許多光子相互作用。在核碰撞過程中，原子核可以吸收並發射大量的低能光子。這個過程有效地拓寬了碰撞能量分佈，顯著增加了量子隧道效應的可能性，即粒子“洩漏”通過它們不應該有力量攀爬的能量障礙的現象。研究人員解釋說：“這種多光子相互作用會導致有效碰撞能量分佈的擴大，從而大大增加隧道效應的概率。”該研究以氘-氚 (DT) 反應為基準，提供了這種增強的顯著證據。該研究強調：“計算結果顯示，當前可用的強低頻激光場的聚變產量提高了幾個數量級。”對於 1 keV 的碰撞能量（通常幾乎不可能發生聚變），應用 1.55 eV 低頻激光可以改變反應速率。在 10^20 W/cm² 強度下，融合概率增加了三個數量級，而將強度增加到 5×10^21 W/cm² 則將效率提高了驚人的 9 個數量級。這種顯著的增加有效地使得 1 keV（相對較低的溫度）下的聚變與沒有激光輔助的 10 keV 下的聚變可能性相同。研究報告稱：“該分析適用於大多數聚變反應和當前可用的不同類型的強激光，從 X 射線自由電子激光器到固態近紅外激光器。”重新定義聚變研究通過建立激光輔助聚變的統一框架，研究表明，如果我們能夠利用強激光場來輔助隧道過程，我們可能不再需要將燃料加熱到數千萬開爾文。研究指出：“激光場作為增強聚變反應的輔助機制，補充而不是取代熱效應。”雖然目前的發現只是理論上的，但它們為利用下一代高強度激光設施提供了路線圖。研究小組補充說：“研究結果表明，強激光場可能有助於減輕通常與受控聚變實驗相關的嚴格溫度要求。”新聞稿總結道：“這些進展對於評估實驗環境中激光輔助聚變的可行性至關重要。”下一階段的研究將超越理想化的雙核系統，研究真實的等離子體環境，解釋激光-等離子體相互作用和能量耗散。
已发布: 2026-01-21 13:31:00
