近日，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室和羅切斯特大學團隊發表的一篇關于聚變中子源的論文榮獲國際原子能機構年度核聚變獎。該論文詳細描述了在以中子形式產生聚變輸出方面取得的關鍵成功。

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的團隊。(圖片：Jason Laurea/LLNL)

核聚變獎每年頒發一次，旨在表彰在國際原子能機構期刊《核聚變》上發表的杰出研究成果。每年，依據引用記錄和編輯委員會的推薦，會提名十篇具有最高科學水準的論文入圍，這些論文需在獲獎年份的三年前發表于該期刊。隨后，編輯委員會投票決定哪篇論文產生了最大的科學影響。

“向物體發射真正強大的激光可以刺激類似太陽和其他恒星中發生的聚變反應，”該論文的第一作者、獲獎者查爾斯·B·耶曼斯(Charles B. Yeamans)表示。這篇獲獎論文聚焦于在極地直接驅動(PDD)裝置中輻照的氘氚氣體膠囊中產生的中子源。這些膠囊在室溫下受到強激光脈沖的照射，從而產生聚變反應。該獲獎論文可在指定鏈接訪問。

《核聚變》創刊于1960年，是核聚變領域被引用次數最多的期刊，由國際原子能機構和英國物理學會聯合出版。核聚變領域的每一次重大進展都記錄在該期刊中。自2006年起，該期刊設立獎項，以表彰對其領域做出重大貢獻的論文。提名及評選流程與年度核聚變獎一致，往屆獲獎論文詳情也可在相應鏈接查看。

論文中詳述的實驗是在勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)開展的。這座擁有世界上最強大激光器的實驗室在過去六十年來，一直致力于實現聚變點火這一極具挑戰性的目標，即產生的聚變能量要大于傳送到目標源的激光能量。該實驗室的“國家點火裝置”(NIF)采用慣性約束聚變方法，即用激光粉碎燃料球，這與利用強大磁鐵將一團原子云(稱為等離子體)捕獲在反應堆中的磁約束聚變不同。

耶曼斯稱：“在最初的實驗成功后的一年半多時間里，極地直接驅動是將激光能量輸入轉化為聚變輸出的最有效方式。”勞倫斯利弗莫爾國家實驗室高能密度科學副項目主任希瑟·惠特利與羅徹斯特大學的史蒂夫·克拉克斯頓和艾瑪·加西亞共同開發了大直徑極地直接驅動(PDD)太空艙的初步設計。她表示：“極地直接驅動結構為其他高溫等離子體物理實驗提供了極佳的診斷通道。”

值得一提的是，繼PDD實驗之后，2022年12月，中國核聚變研究所首次采用間接驅動方式進行獲得凈能量增益的受控聚變實驗，取得了重大科學突破，引發全球關注。

耶曼斯的合著者包括勞倫斯利弗莫爾核實驗室的Elijah Kemp、Zach Walters、Heather Whitley和Brent Blue，以及羅切斯特大學激光能量學實驗室的Steve Craxton、Patrick McKenty、Emma Garcia和Yujia Yang。

2024年獎項和即將到來的2025年獎項的頒獎典禮將于10月在中國成都舉行的國際原子能機構聚變能大會期間舉行。