一个由英国牛津大学领导的国际科学家小组深入研究了行星中心的温密物质，取得了对受控热核聚变的更深入理解。相关论文10月19日在线发表于《自然—物理学》（Nature Physics）。

 

对行星的深入认识可以更好地理解核聚变能。核聚变能用海水作为主要燃料，被普遍认为是一种吸引人的清洁的能量来源，不产生温室气体和长期存在的放射性废料。

 

研究人员使用英国科学与技术设备委员会（STFC）的Vulcan激光（全世界能量最强的激光之一，命名为Vulcan，Vulcan是罗马神话中火与锻造之神的名字），用一束强X射线模拟了行星中心的环境条件——那里的固体物质温度超过了5万度。对这种极端情况下复杂物态的认识是当代物理学面临的主要挑战之一。Vulcan激光实验的结果可以改进木星和土星的模型，并能更好地了解它们的组成以及太阳系的年龄。

 

通过在压缩锂样本上使用非弹性X射线散射测量方法，分析了温密物质的状态，获得了其结构性质。联合非侵入性、高精度的X射线分析和先进数值模拟测量了热力学性质——温度、密度、离子态。实验结果显示，行星中心的物质介于固态和气态之间的中间状态。实验结果表明这些物质表现得像带电液体，不过在短距离上它们的行为更像气体。

 

牛津大学的Gianluca Gregori说：“对温密物质的研究显示了受控热核聚变的实际应用，同时也代表了对行星内核和年老恒星外壳的天体物理环境的重要理解。这一实验不仅可以使我们构筑更精确的行星动力学模型，而且能够扩展我们对受控热核聚变的认识，因为为了发动聚变反应，液体和气体必须进行交叉混合。这一工作扩展了我们对复杂粒子系统的认识，在这种系统中，为了调控粒子的运动，经典力学和量子力学都要用到。”

 

STFC中央激光设备负责人Mike Dunne教授说：“使用高能激光来寻找天体物理学问题的解决方案，是我们委员会一段时间以来高度关注的领域。我们很激动Vulcan激光能在这么重要的研究中发挥作用。对超强激光的使用被证明是寻找无碳能源解决方案非常有效的途径。” （科学网 徐青/编译）

 

（《自然—物理学》（Nature Physics），doi:10.1038/nphys1103，E. García Saiz，G. Gregori）