021等離子實驗中窺端倪

　　張衝志在回想中，已走到半路，這時收到威滕教授的電話，詢問他走到那裡了。

　　張衝志隻好停止回想，暗中動用功力，在幾分鍾之內趕到高等研究所，威滕教授已發動起車來，他上車後立刻出發。

　　達特茅斯大學等離子體實驗室實際位於達特茅斯大學的Forrestal校園，與主校區有一定的距離，需要開車過去。

　　這次做實驗的裝置叫國家球形環面實驗器NSTX-U，它在4115年建造完成後，成為研究等離子體和核聚變的利器，已經取得許多研究成果。

　　對於托卡馬克核聚變實驗裝置軒轅國也走在了世界的前列，比新陸國差一點外，比其他國家先進。

　　在核聚變過程中，關鍵要做到兩點:

　　1.如何將核聚變物質點燃。

　　這不僅需要每個激光器對準的方向控制地異常精確，也需要在這一極短的時間內每個激光器的能量大小需要嚴格控制，目前新陸國“國家點火裝置”可以將192個繳光器聚焦於同一點，而軒轅國的目標是43個。

　　2.如何將反應中的燃料盛住。

　　“超導托卡馬克”裝置的研製就是為了實現能將上億度的物質存放住，而這個超導裝置就是將反應物約束在一個密閉的環中，使其高速旋轉，將其固定在一個密閉的空間中，從而實現了變相盛放。

　　NSTX-U和軒轅國的EAST超導托卡馬克都是這一類型。

　　現在除了東羅馬國馬普協會在玩仿星器，再沒有其他國家，查理王國的ITER還遙遙無期。

　　看著眼前這個如同八卦圖一樣的大家夥，張衝志就象在看科幻片一樣，對新陸國強大的機械製造能力感到驚奇。

　　十二支長臂向四周引展出去，表面顯暗紅色，分為兩節，角節上都排列著兩排激光發射槍。再向裡是一個銀白色的圓盤，就象射電望遠鏡的接收鏡面，再向裡就是一個金色的球型空間。

　　到了上午10點鍾，隨著各種準備工作的結束，實驗室主任，史蒂芬.考利，接收到一聲聲報告。

　　“激光系統準備完畢！”

　　“液氮注入完畢，可以開啟超導磁場！”

　　“起導磁場正常啟動，磁場強度達到要求！”……

　　史蒂芬.考利一聲令下，十二隻巨大的紅色長臂向上升起，在金色球體的上空交匯在一起，實驗可以進行。

　　隨著微量氘和氚元素的注入，在中心快速旋轉，一百多支激光槍同時發出亮光，從四面八方照在中心的混合氣體上，立刻產生上億度的高溫，引起等離子體膨脹。

　　可是四周被強電磁場約束，無法向外擴散，於是在中心產生高溫高壓的環境，達到核聚變的臨界條件，氘和氚發生聚變，中心立刻生成一個火球，如同太陽一樣發出強烈的光芒和恐怖的熱量。

　　融著厚厚的防輻射玻璃，張衝志也能感受到這種來自太陽般的能量，裡面的物質都轉化為等離子態，在一個有限區域內高速旋轉、翻滾。

　　張衝志已經觀察過仿星器螺旋石實驗，它是利用4兆瓦的微波加熱裝置，使等離子體反應器內溫度迅速升高，電子溫度達到1億度，離子溫度也升至1000萬度攝氏度，氫元素等離子體脈衝持續時間達到了6秒。

　　這個NSTX-U屬於托卡馬克裝置，是采用激光束點燃加熱氫元素等離子體。

　　軒轅國研製的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置EAST成功實現了電子溫度超過5千萬度，持續時間102秒的超高溫長脈衝等離子體放電。

　　等離子體在內部運行非常狂暴，可以說是混沌狀態，對於等離子體觀測很困難，只能進行“等離子體診斷”，而不能插入一根探針觀測，因為這樣就會極大影響等離子體的運行。

　　黑星的探索絲也不能插入等離子體內觀測，所以張衝志對高溫等離子體的觀測，只能通過托克馬克或仿星體等裝置獲得。

　　幾乎所有著可控核聚變都離不開等離子體，因為只要溫度足夠高，電子都會從原子中脫離出來，物質的第四態就會顯現。

　　而對於核聚變等離子體更加難以把握，它可以說是湍流+高強度磁場+外部擾動。

　　雖然關於等離子體的問題很多，但是對於它的不穩定性湍流，製約等離子體種種難以難捉摸行為的基本方程現在都是知道的，就是Nasov和Maxwell方程，但我們所能做的依然是近似計算或近似模擬。

　　研究等離子體也無法繞過製約流體運動的Navier-stokes方程(NS方程)機制和約束大量分子運動的Boltzmann方程，但這兩個方程現在人們也沒有辦法求解這些偏微分方程。

　　甚至對於NS方程是否存在方程解和光滑性還沒有辦法證明。

　　有的科學家估計，這或許是這個時代的數學工具限制了人類，或許是更深層次的物理法則沒有被揭示，又或許這就是自然對人類預測能力所設的一個天花板。

　　實驗進行到十一秒鍾，張衝志看出等離子體出現了一點不穩定性，實驗又堅持了兩秒鍾就停了下來，中心的火球迅速暗淡了下去，並很快消失。

　　接著十二支長臂打開落向地面，工作人員將液氦回收，開始清理實驗現場，檢查並維修實驗設備。

　　研究人員匯集已經收集到的數據，並對有些數據進行打包，或調出相關的數據進行比對，一切都有條不紊地進行。

　　張衝志問威滕教授:“教授這樣的實驗一般都隻進行這麽短的時間嗎?”

　　威滕教授點點認說:“這種實驗一般都只是進行很短時間，一般只是幾秒，而且大部分時間只是注入氫氣，而沒有氘氚，象今天這樣的實驗很少。

　　氚太貴重了，每公斤1億新陸元以上，還有價無市，所以今天很難得。”

　　鹹滕轉向史蒂芬.考利問道:“史蒂芬主任，今天收獲怎樣?”

　　史蒂芬點了點頭說:“有所收獲， 主要是對前面實驗的一次重要驗證，通過這次實驗我們的把握會大一些。”

　　張衝志說道:“史蒂芬主任我看到在第十一秒時核聚變反應出現一點不穩定跡象，然後實驗就停止了，是這個原因嗎?”

　　史蒂芬一下看向威滕旁邊的張衝志，帶有一絲驚奇地說:“年輕人好敏銳的眼力和抓問題能力，你可以介紹一下自己嗎?”

　　成滕在旁邊插話說:“這是我今年收的博士生，軒轅國人，名字叫張衝志，哥德巴赫猜想的證明者，怎樣?有印象嗎?”說完高大身體上的頭抬得更高了點。

　　史蒂芬上前一步向張衝志伸出右手，張衝志忙上前握住說:“史蒂芬主任好，張衝志初來乍到，請您多指教！”

　　史蒂芬晃了晃張衝志的手說:“年輕有為，怪不得一眼看出實驗中的關鍵。”

　　接著他輕向威滕說:“威膝教授讓你得到一個好學生，這就象你靈敏的大腦讓人嫉護。”

　　威滕笑著說:“我一個快70歲的人了，你嫉妒什麽?你還年輕，好學生有許多，你慢慢選，哈哈！”

　　史蒂芬斜了眼有點得意的威滕一眼，對張衝志說:“張衝志，喜歡等離子體物理嗎?”

　　張衝志說:“很有興趣。”

　　史蒂芬高興地說:“歡迎你過來參與。”

　　看了一眼旁邊的威滕，又加了句:“當然是在威滕教援的允許下。”

　　威滕的臉上立刻綻出笑意。

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