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2023-01-31
更新時(shí)間:2022-12-15 16:05:53作者:智慧百科
新智元報(bào)道
編輯:好困 Aeneas
【新智元導(dǎo)讀】LLNL實(shí)驗(yàn)室的慣性約束核聚變項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,是一位華裔女性。
在經(jīng)歷了超過半個(gè)世紀(jì)的研究之后,科學(xué)家們終于取得了慣性約束核聚變從0到1的突破。
12月13日,美國(guó)正式宣布,由LLNL建造的國(guó)家點(diǎn)火裝置NIF成功實(shí)現(xiàn)了核聚變凈能量增益。
發(fā)布會(huì)上,一張華裔女性面孔引起了大家的注意——LLNL項(xiàng)目的主要負(fù)責(zé)人之一Tammy Ma(坐在桌子最左邊)。
早在今年春天,白宮就舉行了峰會(huì),表示將同時(shí)推進(jìn)慣性約束核聚變和磁約束反應(yīng)堆(托卡馬克)這兩個(gè)項(xiàng)目。
聽到點(diǎn)火成功的消息,我淚流滿面
Tammy Ma是Inertial Fusion Energy Institutional Iniatiative(慣性約束核聚變能源項(xiàng)目)的負(fù)責(zé)人,這個(gè)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)稱為IFE。
在發(fā)布會(huì)的penal環(huán)節(jié),Ma對(duì)于IFE項(xiàng)目做了詳細(xì)介紹。
她表示,這個(gè)項(xiàng)目對(duì)于發(fā)展清潔能源意義重大,同時(shí),他們也面臨著科學(xué)和工程上的巨大挑戰(zhàn)。
而且,項(xiàng)目的成員都清楚地知道:如果他們真的實(shí)現(xiàn)了可控核聚變反應(yīng)的凈能量增益,那無疑是做出了值得載入史冊(cè)的豐功偉績(jī)(monumental undertaking)。
這次「點(diǎn)火」成功,也震動(dòng)了整個(gè)物理學(xué)界,讓全世界的物理學(xué)家們都沸騰了。這不僅意味著聚變能的釋放,還表明新科學(xué)的大門正在敞開。
單從可控核聚變的角度來說,它幾乎沒有碳排放,能讓人類得到免費(fèi)的清潔能源,并且由于氫在自然界的豐富儲(chǔ)量,全世界的能源危機(jī)都能解決。
當(dāng)然,美國(guó)搞這個(gè)的初衷,是為核庫(kù)存研究計(jì)劃提供所需的數(shù)據(jù)(LLNL是美國(guó)核安全局的下屬單位),這也是NIF為什么相對(duì)「低效」的一個(gè)重要原因。
本次實(shí)驗(yàn)的成功,也讓美國(guó)就可以在不進(jìn)行傳統(tǒng)核試驗(yàn)的情況下,保持核威懾力。
Tammy Ma說,這個(gè)爆炸性事件發(fā)生時(shí),她還全然不知情。當(dāng)時(shí),她正準(zhǔn)備登上飛機(jī),來DC參加部門的年會(huì),好為核聚變項(xiàng)目的下一步計(jì)劃做好準(zhǔn)備。
就在此時(shí),她接到了老板的電話,老板告訴她:我們的可控核聚變點(diǎn)火成功了(I think we got ignition)!
Tammy Ma頓時(shí)喜極而泣。她開心得原地跳起來,候機(jī)區(qū)的人們都驚訝地看著她。
想起這么多年的辛苦工作,她的眼淚根本停不下來。
對(duì)她來說,國(guó)家點(diǎn)火裝置可以說是「夢(mèng)中情司」。這些年來,每當(dāng)她走進(jìn)國(guó)家點(diǎn)火裝置,都還會(huì)起雞皮疙瘩。
「能在這里工作真的太神奇了,我為我的團(tuán)隊(duì)而驕傲。」
隨后,Tammy Ma表示,這次LLNL的成功,無疑會(huì)給其他公立和私營(yíng)機(jī)構(gòu)極大的鼓舞,會(huì)有更多機(jī)構(gòu)大膽投入更多的資金和研究力量,與LLNL一起攻克更多的科研難關(guān)。
她也非常期待與這些機(jī)構(gòu)的合作,在接下來的幾十年內(nèi),共同實(shí)現(xiàn)慣性約束聚變的規(guī)?;?/p>
目前,美國(guó)已經(jīng)在相關(guān)的技術(shù)上取得了很多全新的進(jìn)展,比如材料學(xué),競(jìng)爭(zhēng)與模擬,機(jī)器學(xué)習(xí)等等,LLNL采用了這些全新的技術(shù),讓NIF有了全新的激光架構(gòu),以及其他先進(jìn)功能。
她激動(dòng)地回憶道:激光誘導(dǎo)核聚變的想法,還是LLNL的先鋒科學(xué)家在60年前想到的。
美國(guó)的科學(xué)家花了60年,終于把這一想法變成了現(xiàn)實(shí)。
在LLNL的14年
作為一位等離子體物理學(xué)家,Tammy Ma博士是美國(guó)物理學(xué)會(huì)的研究員,也是勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)國(guó)家點(diǎn)火設(shè)施(NIF)和光子科學(xué)局的高強(qiáng)度激光高能量密度(HED)科學(xué)的先進(jìn)光子技術(shù)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人,并擔(dān)任LLNL實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)研究與開發(fā)(LDRD)計(jì)劃的副主任。
此外,她還是聚變能源科學(xué)咨詢委員會(huì)(FESAC)成員,為與聚變能源和等離子體研究有關(guān)的復(fù)雜科技問題向美國(guó)能源部科學(xué)辦公室提供建議。
自加入LLNL以來,她領(lǐng)導(dǎo)了NIF的許多慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn),開發(fā)了新的X射線分析方法,并主持了資助高度創(chuàng)新研究的全實(shí)驗(yàn)室LDRD計(jì)劃。
這些實(shí)驗(yàn)的目的是通過使用NIF的192道激光束來壓縮含有氘和氚(氫的同位素)的燃料膠囊,實(shí)現(xiàn)核聚變點(diǎn)火,這一過程稱為慣性約束核聚變(ICF)。
ICF的最終目的是,實(shí)現(xiàn)持續(xù)的熱核聚變,并且釋放出比啟動(dòng)反應(yīng)所需的能量多很多倍的能量。
Tammy Ma于2005年在加州理工學(xué)院獲得了她的航空航天工程學(xué)士學(xué)位,并于2008年和2010年分別在加州大學(xué)圣地亞哥分校獲得碩士和博士學(xué)位。
畢業(yè)后,她來到LLNL從事博士后研究,并于2012年正式入職。
目前,她參與撰寫的期刊論文超過了185篇。
Tammy Ma是2013年總統(tǒng)科學(xué)與工程早期職業(yè)獎(jiǎng)(PECASE)的獲得者,2016年因其在量化ICF內(nèi)爆中的流體力學(xué)不穩(wěn)定性組合的工作而獲得美國(guó)物理學(xué)會(huì)頒發(fā)的Thomas H. Stix等離子體研究杰出早期職業(yè)貢獻(xiàn)獎(jiǎng),2018年能源部早期職業(yè)研究獎(jiǎng),以及2021年聚變能源協(xié)會(huì)卓越聚變工程獎(jiǎng)。
她還被評(píng)為2019年加州第16議會(huì)區(qū)年度女性,以表彰她對(duì)教育的承諾,以及指導(dǎo)和鼓勵(lì)那些與她一樣對(duì)科學(xué)充滿熱情的年輕學(xué)生。
愛買鞋的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家
在2014年,Tammy Ma曾作為國(guó)家點(diǎn)火裝置的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家接受過一次采訪,以下是采訪內(nèi)容:
我的母親在十幾歲時(shí)就移民到了加拿大,因此她并沒有機(jī)會(huì)上完高中,更不用說大學(xué)了。所以我的父母總是會(huì)和我們強(qiáng)調(diào)教育的重要性。
但即便如此,他們也從未給過任何壓力,只是希望我們能找到一個(gè)喜歡的職業(yè),同時(shí)還能過上一個(gè)穩(wěn)定、舒適的生活。
現(xiàn)在,我和我的哥哥都成為了一名物理學(xué)家,而且我們也對(duì)自己所做的工作非常非常有激情。
可以肯定的是,科學(xué)特別適合我的個(gè)性,因?yàn)樗浅V苯亓水?dāng),沒有感情色彩。這就像在學(xué)校里做數(shù)學(xué)題一樣,總是會(huì)有一個(gè)正確的答案。
但要找到真理,不僅需要大量的創(chuàng)造力,而且還要經(jīng)歷自己在這個(gè)過程中走錯(cuò)的很多步驟。
就像我們正在研究的「點(diǎn)火」,便是一個(gè)非常困難且具有挑戰(zhàn)性的問題。
因?yàn)槲覀円郧皬奈窗凑者@些瘋狂的規(guī)格建造過這么大的目標(biāo),也從未在這些密度、這些溫度和這些極端條件下進(jìn)行過物理學(xué)研究。
如果出了問題,我們從來不會(huì)責(zé)怪對(duì)方。畢竟這只是物理學(xué),這是自然,這就是我們?cè)噲D弄清楚的東西。
作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家,我喜歡呆在實(shí)驗(yàn)室里,在電腦上設(shè)置實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行分析。
我們會(huì)一起想出一個(gè)實(shí)驗(yàn)的想法,設(shè)計(jì)人員會(huì)去嘗試建立模型,看看它是否有意義,然后實(shí)驗(yàn)人員會(huì)想出一種方法,并在NIF上進(jìn)行設(shè)置。
一旦設(shè)置完成,我們就會(huì)開始實(shí)驗(yàn)。等到數(shù)據(jù)回傳之后,我們便會(huì)對(duì)其進(jìn)行分析,試圖理解和解釋數(shù)據(jù)。
之后,我們?cè)俅尉墼谝黄?,研究下一步可能?huì)是什么。這是一個(gè)連續(xù)的循環(huán),但它很有趣。
我想對(duì)年輕科學(xué)家或在校學(xué)生說的是,科學(xué)是艱難的,也是具有挑戰(zhàn)性的,這就是科學(xué)的根本。
有些時(shí)候,你的成績(jī)可能會(huì)不那么理想,你的實(shí)驗(yàn)可能會(huì)遭遇失敗,甚至想轉(zhuǎn)到另一個(gè)更容易的選題或?qū)I(yè)。
但如果你喜歡科學(xué),就一定要堅(jiān)持下去。
最后,她還提到了自己的減壓方式:去購(gòu)物。
我會(huì)離開辦公室,到處走走??纯催@,摸摸那,再買幾雙鞋子。
說到鞋子,我現(xiàn)在有58雙,而且還不包括人字拖。
你知道的,我是一個(gè)加州女孩。在整個(gè)大學(xué)生涯里,我都穿的是人字拖。
下面這個(gè)小故事可以告訴你,她們是有多喜歡人字拖:
參考資料:
https://lasers.llnl.gov/about/who-works-at-nif/people-profiles/tammy-ma
https://ceramics.org/person/tammy-ma
https://st.llnl.gov/research/people/tammy-ma