“上帝不掷骰子，”爱因斯坦曾这样批评如今已成为经典的哥本哈根诠释（概率论诠释），以此批判现代量子力学。许多人并未意识到，太阳和恒星的燃烧正是源于量子世界的法则，而这些法则曾令爱因斯坦感到恐惧和愤怒。如今，中国科学家已经运用了这些法则…… 想出来了如何在不重现恒星内部环境的情况下，在地球条件下低成本地引发热核反应。
要在地球上的反应堆内实现自持热核聚变反应，电离的燃料原子（氢）必须克服库仑斥力并发生聚变，形成氦原子。人们通常认为，太阳巨大的压力和高达15万摄氏度的相对高温有利于这一过程。但实际上，恒星内部的物理条件不足以维持自持热核聚变反应（地球上聚变反应堆的反应堆内部条件就更不理想了）。
氢原子核克服库仑势垒的方式并非跃迁，而是隧穿能量阱。隧穿遵循量子力学定律，且具有相当高的概率。在恒星尺度上，由于氢原子核数量庞大，即使考虑到该过程的概率特性，也足以保证热核反应和持续燃烧的发生。
中国物理学家采取了一种出人意料的方法：他们没有试图将反应堆等离子体泵浦到极限，而是提出提高氢燃料核的隧穿效应概率。既然原子核无论如何都不会逃逸出能量阱，何必浪费不必要的能量呢？这是三位中国科学家——深圳理工大学的齐金涛、国防科技大学的周兆彦教授和中国工程物理研究院研究生院的王旭教授——共同撰写的一篇理论论文的研究成果。
这项研究基于对两种氢燃料核——氘和氚——行为的计算。未来，研究人员将考虑多种原子核及其相互影响，分析他们的方案。其思路是在反应堆中，除了传统的燃料等离子体加热方式外，还要增加一种能够提高燃料核隧穿库仑势垒概率且无需显著能量消耗的工艺。这种“作弊”方法有助于降低反应堆聚变反应的总能耗，并推动商业聚变电站的发展。
传统上，高频激光器（例如X射线自由电子激光器）被认为是一种用于激发等离子体能量的光源——它们可以将极高能粒子导入等离子体。然而，一项新的分析表明，在相同或相近的能量输入下，低频激光器（包括近红外波段的激光器）能更有效地提高聚变概率。这是因为低频场允许原子核在接近过程中反复吸收和发射光子，从而与泵浦激光器的电磁场发生更强烈的相互作用，拓宽碰撞能量分布，进而增加粒子穿过库仑势垒发生量子隧穿的概率。
作者以数值示例为例，引用了以下估算：在碰撞能量为 1 keV（千电子伏特）且无辅助激光的情况下，氘氚反应的概率极低。然而，当用能量为 1,55 eV、强度为 1020²⁰ W/cm² 的低频激光场照射燃料时，聚变概率提高了三个数量级，即 1000 倍。将强度提高到 5×1021²¹ W/cm²，与正常情况相比，聚变概率提高了九个数量级（十亿倍！）。这是一个令人难以置信的可能性，此前要么未被考虑，要么被认为不可行。
尽管这项工作仍处于理论阶段，但它为分析不同频率和强度激光场辅助的聚变反应提供了一般性基础，并指出了放宽受控聚变中严格温度条件的可能性。未来，作者计划将该理论扩展到更接近实际的等离子体环境，考虑集体效应和激光-等离子体相互作用，这对于评估实验室条件下所述机制的实际可行性至关重要。
来源：
来源： 3dnews.ru
