近日，世界最大的仿星器設施溫德爾斯坦7-X(W7-X)的科學家取得重大突破，首次成功生成高能氦-3離子。

科學家在新聞稿中表示：“在世界上最大的仿星器設施中，首次利用離子回旋共振加熱產生高能氦-3離子——這是聚變研究的一個里程碑。”

由馬克斯·普朗克等離子體物理研究所運營的先進聚變反應堆W7-X，其實驗解決了利用聚變能的一項關鍵挑戰。未來的聚變發電廠依賴有效控制數百萬度的超熱等離子體，這種等離子體會產生高能“α粒子”(氦-4原子核)，對維持持續聚變反應所需的極端溫度至關重要。若這些粒子逃逸速度過快，等離子體就會冷卻，反應無法維持。

鑒于W7-X的實驗性質以及與成熟聚變發電廠相比的縮小設計，科學家使用更輕、能量更低的粒子來模擬相關條件。科學家解釋稱，實際上較輕的氦-3離子會被加速到適合此目的的能量。

該團隊采用離子回旋共振加熱(ICRH)這一尖端技術達成目標。新聞稿補充道：“這類似于推秋千上的孩子：為了有效，每次推搡必須與秋千的固有頻率精確協調——換句話說，必須產生共振。”

ICRH利用強大的兆瓦級高頻波，通過將電磁波注入含有氫和氦-4的等離子體，并將其調諧到氦-3離子自然繞磁場線運行的特定頻率(即其離子回旋頻率)，這些粒子可有效吸收能量。新聞稿強調：“這是首次利用離子回旋共振加熱(ICRH)在仿星器中產生高能氦-3離子：這在聚變研究中尚屬世界首例。”

“ICRH系統正在W7-X開發和運行，在三邊Euregio集群(TEC)的支持下，由布魯塞爾皇家軍事學院等離子體物理實驗室與于利希研究所IFN-1和ITE密切合作。”

這項創新的意義不僅局限于地球。研究人員發現，W7-X中驅動氦-3粒子的相同共振過程或許可以解釋太陽上一個令人困惑的現象。研究團隊指出：“這項研究有助于開發可持續能源，并為太陽的運作機制提供了意想不到的見解。W7-X中激發氦-3粒子的共振過程或許也能解釋其大氣中偶爾出現的富含氦-3的云層。”

理論上，太陽中的氦-3粒子可通過自然產生的電磁波選擇性加速，形成含有比平常多出10,000倍的氦-3的巨大云層。

新聞稿總結道：“這些發現表明，聚變科學不僅正在塑造未來，而且還有助于解開我們周圍宇宙的奧秘。”