追逐激光聚变——世界最大激光系统在美国落成

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1、追逐激光聚变——世界最大激光系统在美国落成冯诗齐／编译利弗莫尔——位于干燥的加利福尼亚河谷的一个小镇旁，一座光的“大教堂”于5月29日举行落成仪式。与标志古代文明的大教堂相类似，这座光的“大教堂”是依靠前所未有的非凡技术所造就的一座“建筑”。它的落成，将把现代社会的科学文明大大推进了一步。“将恒星能量带给地球”这个耗资35亿美元的“大教堂”就是美国国家点火装置(NationalIgnitionFacility，简称NIF)。半个多世纪以来，物理学家一直梦想着创建自己的“微型恒星”，以便开创一个凸

2、显科学和廉价能源的新纪元；而NIF的落成则意味着点燃了这一希望之火。理论上，该装置的192条激光束——由近60英里长的反射镜和纤维镜、晶体及光放大器组成——将在人们“粉碎”氢燃料微粒时点燃，经压缩并加热至高于恒星内核的温度，氢原子将聚变成氦，释出热核能量。NIF的主管艾德·莫西(EdMoses)称，获得点火的峰值(即为成功地实现聚变)花费了将近7000名工作人员和3000家承包商12年的时间，他们的付出创建了这一由成百上千个部件组成的庞然大物，它有60万个控制点，其数量是航天飞机的30倍。“这是

3、一个关于‘大教堂’的故事，”莫西博士引导人们参观时说，“我们汇集了最好的物理学家、最好的工程师以及工业和学术界的顶级精英。这种机遇及其实现并不是经常能遇到的。”今年2月，NIF首次点亮了射向目标靶室的192束激光，现在它拥有了世界上最强大的激光束，以及目前人类所建造的最大的光学仪器。但是，要更进一步提升其能量以达到燃烧点则还需要一年时间，并要做更多的试验。有关官员坦承，这也许是一项令人畏惧的，甚至是不可能完成的任务。正因为如此，持怀疑态度的人将NIF斥之为一个在经济危机时代浪费资源的超级妄想。仅

4、为了维持运转，政府需每年投入1．4亿美元。有些怀疑者还将其贬称为国家几乎点火装置(NationalAlmostIgnitionFacility，NAIF)。即便NIF的支持者，其言谈间也表现得十分谨慎。“他们有了很大的进展，”得克萨斯大学物理学家罗伊·施韦特斯(RoySchwitters)说，他领导的一个专家小组最近在评估NIF的前景。“点火最终是可能实现的。不过仍然需要作进一步的研究。”至于为什么不能对NIF的未来打保票，莫西认为，任何一项大的尝试都包含风险，之所以冒险而为，是因为风险的背后蕴

5、藏着巨大的收益。他说，如果NIF取得成功，将有助于在不进行地下核试验的情况下保持国家核武器的可靠性，还将揭示外星球上是否存在生命的可能，并将为人类提供全新的能源。“如果人类能获得聚变能，那么，无论出于何种意图和目的，我们都将获得源源不断的无碳能源而避开地缘政治的敏感性。这可是一个多赢的博弈结果。”NIF将持续运行30年如同大教堂里的祭典，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室举行了一场满怀希望的庆典，大约有3500人到场，包括加州州长阿诺德·施瓦辛格(ArnoldSchwarzenegger)、能源部长朱棣

6、文(StevenChu，曾代管NIF)以及查尔斯·汤斯(CharlesTownes，诺贝尔奖得主和激光研究先驱)。位于加州的美国国家点火装置举行落成仪式为了迎接这场庆典，原计划为中学生演示科学程序的莫西，专程赶来为参观者讲解NIF的原理及其复杂性能。在大厅，他拿起一台比邮票还小的仪器说，这就是NIF全部的开始。从这台微小的激光器开始，光束经过漫长的旅程，穿越由反射镜、透镜和放大器等组成的迷宫，变得更强、更亮。也就是通过受激辐射，光子被放大到10的25次方(1025)。大厅旁竖立着一块约有交通信号

7、灯大小的粉红色玻璃——这是放大器的样品(NIF总共有3，200台这样的放大器)。莫西说，一旦像照相机闪光灯那样的一组巨型闪光管同步闪亮以激活这块粉红色玻璃，激光光子将迅速在粉红色玻璃放大器中来回穿越，激发出后续光子，使光束变得更强，这样的放大过程将持续进行。光子的同步运动最终使激光器发出极亮、极强、极聚焦的光。由激光击中小球以实现核聚变莫西拿起一个只有2毫米宽的氢燃料舱室模型说：“它会被加热，并在每小时100万英里的速度运行中，即50亿分之一秒中发出头发丝般的强光。此时此刻，得到的温度就可以发生

8、聚变——大约1亿摄氏度，或1.8亿华氏度。”进入NIF前必须戴好护发网、安全帽和护目镜，并反复用粘性的刷子将鞋上的污物清除。灰尘是NIF的大敌，莫西说，它会破坏光学和实验器件。33英尺宽的靶室接近于真空——光束几乎能无阻碍地迅速穿越虚空。莫西说，他们的团队只在晚上点亮激光器，白天做维护和设备升级。“这是一台每天24小时运行的装置。”点火的前一天晚上，激光器已试点亮以改善协同性和定时性，192束射线几乎同时击中了靶标。莫西说，燃料点燃后，各光束在“一万亿分之几秒内”与别的光束相撞，并以“头发丝直径