物理學領域正在進行的一個笑話是，在過去的八十幾年裡，商業上可行的聚變能量僅在30年前的水平上。現在，總部位於華盛頓的新公司阿格尼能源公司已經制定了一項核聚變反應堆的計劃，該公司表示，這一計劃可能比當前水平前進了一步。
現有的核反應堆使用一種叫做裂變的過程，通過分裂原子來釋放能量。但是核裂變產生的放射性副產品必須被收集和儲存。聚變，與裂變相反，意味著把東西連在一起，在這種情況下，就是原子。
聚變反應堆將原子撞擊在一起，從而釋放能量。但是科學家們還沒能創造出一個有用的聚變反應堆（它能產生比投入更多的能量）。如果科學家們能夠打開聚變能的“大門”，那麼這些反應堆將創造出比核裂變更多的能量，而不會產生有害的副產品。畢竟，這個聚變的過程就是太陽源源不斷輸出能量的動力。
大多數聚變反應堆使用兩種方法中的一種：用激光或離子束將等離子體(含離子的氣體)加熱到極端溫度，或者用磁鐵擠壓等離子體以達到極高的密度。
但這兩種方法都存在問題。阿格尼能源公司的首席科學官德米特里·霍普金斯說，光束需要向系統注入大量的能量。利用磁鐵，如果你給等離子體充電，你可能無法讓原子足夠穩定，容納所有的能量。
被遺忘的想法
新方法將利用電場和磁場來創造一個混合融合裝置。這種所謂的“波束-目標融合”並不是試圖從一個源融合原子；相反，它用一束原子擊中一個固體目標，從而使光束中的原子與目標中的原子融合在一起。這種方法的離子束由氘或重氫離子組成，目標由氚離子組成，重氫離子含有兩個中子。之所以這種方法使用氫這種最輕的元素，是因為在核聚變中，最輕的元素產生的能量最多。
磁性透鏡穩定並激發離子束中的原子，當離子束擊中目標時，這兩種類型的氫原子合併並釋放出高能中子，然後用於加熱水或為風力渦輪機提供動力。霍普金斯說，核聚變還會產生無毒的氦和少量的原始燃料源氚，這種物質具有輕微的放射性，但可以作為燃料重新使用。
這種波束指向目標的核聚變想法最初是在20世紀30年代提出的，當時被認為是不可行的，因為它消耗的能量比產生的能量多，霍普金斯說。“這本來是一種融合能量的途徑，因為它散發出大量的能量（這樣是無法使用的）。當它擊中目標時，它能量分散得太多了。這樣就失去了太多的能量，這是這種想法的終結的原因。”
更少的散射
然而，新方法背後的團隊說，他們通過在目標和光束中，改變自旋極化或者自旋取向（一個基本概念，指的是粒子的旋轉方式）來調整原子。霍普金斯說，通過這樣傾斜自旋，研究人員可以克服所謂的庫侖勢壘，即排斥那些靠得太近的原子的力。這將使原子散射的程度降到最低，從而增加所收集的能量。
霍普金斯大學和其他高中生福爾斯特·貝頓和埃裡克·托馬斯在2011年設計了一個小型桌面模型，發現自旋極化將能源效率提高了兩個數量級。
然而，並不是所有人都相信這個方案
田納西橡樹嶺國家實驗室研究聚變反應的等離子物理學家唐納德·斯彭認為：“雖然這種系統可以產生低水平的聚變反應……但出於相當基本的原因，投入的能量總是高於輸出，能量盈餘是不可能的。”
這是因為散射可能太高了，斯彭說，他沒有參與阿格尼公司的研究。
即使自旋極化的奇異狀態降低了散射，“我們也必須評估產生所謂的奇異狀態所需的能量是否會被所宣稱的提高反應效率所克服，”斯彭說。
密歇根大學的核物理學家約翰·福斯特並不是這個項目的一部分，他並不認為這是不可能的，只是非常棘手。“我不能說永遠不會，只是說這很有挑戰性，”他說。“對於固體目標，散射是重要的。”
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