理论上的准备工作差不多已经完成,陆舟现在需要去搞定的,便是实验上的问题。
坐落在普林斯顿小镇的一角,这座草坪环绕的现代简约风格的建筑,比起旁边继承了牛津遗风的校园来说,显得其貌不扬。
不过在可控核聚变领域,却没人能忽视它的影响力。
如果说莱曼斯皮策这是为人们提供了一个可以实现可控核聚变的理论蓝图,那么将这个理论蓝图变成工程图纸的,便是这座实验室的研究团队。
从世纪之初开始,iter国际合作组织成立,确立了各国科研机构针对可控核聚变技术的研究框架,pppl便与德国马普学会在仿星器的研究上展开了密切合作。
全球最大仿星器可控核聚变装置“螺旋石7-x”,便是由pppl提供的技术服务,与此同时pppl也和世界几个主要的可控核聚变研究单位都保持着密切合作关系。
说出来很多人可能不信,除了可控核聚变基础之外,这里的学者似乎已经不满足于氘、氚等离子体的约束,甚至还有关于氙等离子体加速器的研究。
如果难以理解的话,可以想象一下那些科幻电影中飞船上霍尔效应推进器产生羽流,大概就明白那是什么东西了。
因为事先经过了预约,陆舟在研究所的休息室内,很快见到了这里的负责人萨姆拉泽尔松教授。
在听完了陆舟的来意之后,拉泽尔松教授笑了笑。
“你打算设计一个,用来观测高温压等离子体的实验仪器?”
“是的。”没有否认,陆舟点了点头。
拉泽尔松教授笑了笑,看着他说道,“这和数学问题可不同,不是说说就能造出来的。”
“我知道,”陆舟耸了耸肩,“我只是想咨询一些技术方面的事情。”
拉泽尔松没有说话,只是用眼神示意陆舟继续说下去。
看得出来,他并没有将陆舟这个“外行”的信口开河当回事。
毕竟,如果这玩意儿真有这么好解决的话,也不会拖到现在了。
不过陆舟并没有在意这位等离子体专家轻视的态度,继续说道。
“我能否做一个假设,在等离子体轨道上设置两个端口,通过a端口向氘、氚等离子体中投送一颗无关粒子,再通过b端口将粒子回收……我想知道,在理论上,这样的设计是否能够实现?”
拉泽尔松教授摸着下巴,询问道:“这听起来……有点意思,但这么做有什么用?”
“直接观测高温压的等离子体很困难,但通过对该粒子碰撞数据,波形变化,从而分析其在等离子体中的运动轨迹,我觉得在数学上是可行的。”
微微皱眉,拉泽尔松教授的脸上,收敛了轻视的表情。
渐渐的,他的表情开始严肃了起来,似乎是在思考这条思路的可能性。
良久之后,拉泽尔松教授开口道。
“一般的粒子恐怕不行!”
“你说的没错,”陆舟点了点头,嘴角勾起了一丝笑意,“它的质量必须与氚或者氘相仿,且区分于dt反应体系中的反应物和产物,同时便于观察和回收……”
“而且最关键的是,它必须足够稳定!”
在理论物理学界的前沿研究领域中,对于一个难以预测的混沌系统,比较常见的做法便是扔一颗粒子进去探探路。
通过对该粒子的观察,间接对该系统进行观察。
事实上,陆舟提出这个实验思路,很大程度上源于早些时候他在cern的工作经验。
如果将等离子体所在的整个体系看成一个被关在黑箱里的台球桌,将等离子体当做桌上的台球,那么再没有什么比朝着一个固定的方向“打一杆出去”,更适合摸清球桌上的情况了。
至于这个被用来当做“白球”的粒子,再没有比氦3更合适了。
首先它的原子直径足够小,三由两个质子和一个中子构成,与氚的原子质量接近,原子核结构又更加稳定!不但从概率意义上尽可能避免了难以区分的多原子碰撞,而且更易于从等离子体中穿过。
要达到氦3与氘发生聚变反应的温度,至少得将现有的温度和电磁场翻上一百倍才能满足,所以哪怕是最终用在仿星器上,基本上也可以忽略掉氦三参与聚变反应这种情形。
所以,用氦3来做这个实验,是再合适不过了!
考虑到整个等离子体体系中的粒子数量,一颗氦3原子对整个体系的扰动几乎可以忽略不计。毕竟扔一颗原子进去对整个体系的影响,可要比插一根探针进去小多了!
穿过等离子体的氦3原子会与体系中的粒子发生碰撞,碰撞中产生的电磁波作为“声音”,被连接在装置外侧的观测设备听到,根据这些数据,可以分析出等离子体内的宏观、微观参量。
而在此之后,穿过等离子体的氦3原子将与靶材料碰撞,反馈出撞击数据的同时,从整个体系中脱离。
只要连续不断地对等离子体发射作为“探测器”的氦3原子,再收集碰撞产生的电磁波数据,以及靶材料上收集到的撞击数据,陆舟有信心可以通过数学的方法,间接分析出氦3在等离子系统中受到的扰动,从而间接反推出系统本身的各项属性。
如果这么说过于抽象的话,可以做个简单的类比。
我们测量水的折射率,如果直接以水本身为研究对象,整个实验毫无疑问是复杂的。但如果将一束光射入水中,通过观察光与界面夹角的变化来计算折射率,整个实验会变得简单许多。
而陆舟的实验思路,便是将氦3粒子,作为射入等离子体的那道光!
“……我们只需要在仿星器的第一壁上,设置一块巴掌大的靶材料,用来捕捉从原子枪发射的氦3粒子,就能通过记录发射周期内氦3与氚原子碰撞发出的电磁波信号、以及最终氦3撞击靶材时的携带能量、撞击角动量等等数据,间接分析高温压状态下等离子体携带的数据!”
“我暂且不说这能不能做到,”盯着陆舟,拉泽尔松教授认真地说道,“你确定有了这些数据,处理的了它们吗?如果我们发射n颗粒子,涉及到的变量将超过n的n次方不只!而且还要考虑到等离子体本身受磁场的扰动……”
当一个物理模型的变量足够庞大,那将是超级计算机都无法完成的计算。
然而,拉泽尔松教授的话,并没有把陆舟给吓倒。
用肯定的语气,陆舟回答了拉泽尔松教授的质疑:“别人知不知道我不确定,但我有九成以上的把握。”
建立数学模型和对数学模型进行求解是两个概念,虽然这个变量看起来异常庞大,但事实上那些都是需要超算去头疼的事情。
如果只是建立理论模型的话,陆舟对于自己的能力,还是相当有自信的。
眼神中闪过一丝犹豫,拉泽尔松教授依然无法相信作出决定。
从理论上来讲,这条思路似乎是行得通的,但前提是陆舟能够完成向他承诺的那样,根据那些氦3原子的电磁波激发数据,对整个体系建立理论模型。
如果收集到的数据无法有效利用起来,就算他们最终就算成功了,也只是白费功夫。
无法被利用的数据,比实验中的“噪音”好不到哪里去。