物理学：通过高磁场实现高效生成高密度等离子体！
（1）用纳秒激光束压缩聚变燃料;（2）用皮秒激光束加热压缩燃料点燃;（3）点火和烧伤信用：大阪大学。
由大阪大学领导的一个国际联合研究小组证明，通过应用高强度短脉冲激光加速相对论电子束（REB）和600特斯拉（T）的磁场，可以有效地加热等离子体。），比钕磁铁（最强的永久磁铁）的磁能大约600倍。他们的研究成果发表在Nature Communications上。
如果通过用高强度激光照射等离子体将REB加速到接近光速，可以将物质加热到数千万度的温度，就可以点燃受控的核聚变反应。
在中心点火方案中，惯性约束聚变（ICF）的主流方案具有点火淬火的问题，其由与周围冷燃料混合的热火花引起。另一方面，在快速点火方案（快速等温加热）中，一部分低温燃料被加热，然后加热区域成为热火花以在所述混合发生之前触发点火。因此，快速点火方案作为替代方案引起了关注。
在快速点火方案中，首先，使用纳秒激光束将聚变燃料压缩至高密度。接下来，高强度皮秒激光快速加热压缩燃料，使加热区域成为引发点火的热火花。核聚变通过燃烧大部分燃料释放出大量能量。（图1）。
由高强度激光加速的相对论电子束（REB）具有大的发散角。REB需要沿磁场线引导至压缩燃料芯。图片来源：大阪大学。
REB由高强度短脉冲激光产生并加速到接近光速，通过高密度核聚变燃料等离子体并在核心中沉积一部分动能，使加热区域变热触发点火的火花。然而，由高强度激光加速的REB具有大的发散角（通常为100度），因此只有一小部分REB与核心发生碰撞。（图2）。
一个千克级的磁场是以光速引导高能电子所必需的，因此研究人员使用了数百个特斯拉的磁场。由于带电且质量小的电子很容易沿磁场线移动，因此它们将1MeV的高能REB沿磁场线引导至核心（100微米或更小的聚变燃料），实现高效加热高密度等离子体。他们称该方案磁化快速等容加热。
在这项研究中，激光到核心的能量耦合最高达到8％。激光-核心能量耦合，即REB的能量沉积速率，取决于待加热的等离子体的密度。在基于点火火花形成条件的计算中，在该研究中获得的REB的能量沉积速率是通过中心点火方案获得的能量沉积速率的数倍。因此，研究人员得出结论，磁化快速等容加热非常有效，可用于激光聚变能的发展。
资深作者藤冈信介说：“我们在联合使用/研究中心项目下与国内外研究人员合作，在实现激光聚变能方面取得了进展。我们的研究成果将应用于研究核心的再生产。在极端环境下实验室模拟和创造新事物的明星。”
使用从加热的等离子体发射的X射线的光谱和图像来评估核心中REB的能量沉积速率。图片来源：大阪大学。
文章“用于高效创造超高能量密度状态的磁化快速等容激光加热”在Nature Communications上发表。
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