行星“火热的心”源自聚变反应

斯坦福大学加速实验室的科研人员进行了一项实验，对一种高温而致密物质的结构和温度进行了精确测量。从铝元素物质转化为超热和高压的混合物时，科研人员获得了高温和高压态的致密性物体。高温而致密性物质被认为存在于巨型气体行星的核心，太阳系和其它恒星系含有巨型的氢气体行星，系外行星的质量可达到太阳系内木星质量的数倍，巨型气体行星有非同寻常的特征，行星物理学的探索和研究拓展了人们对行星形成和演化的认识。研究人员在实验室中模拟了巨型气态行星核心的物质形态，奇异的物质特征令他们感到欣喜不已。

斯坦福大学加速实验室的模拟实验成果在《自然光子学》杂志上发表，国际合作科学团队将实验成果引向了一个更大的科学课题：核聚变反应是如何发生的？怎样控制核聚变反应？核物理学家期待从核聚变实验中开发核能利用的途径，有效化解人类面临的能源危机和环境污染的双重困境。人类的现代文明遭遇“现代化的陷阱”，科技为人们的生产和生活带来了动力和指引。

氢元素参与的核聚变反应驱动了恒星的演变，恒星稳定的结构依赖于自身引力与核聚变反应辐射压力之间的平衡，氢元素和其它元素参与的核聚变反应一旦停止，恒星在自身引力的作用下发生收缩性的崩塌，核聚变反应的开始意味着恒星的诞生，核聚变反应的停止意味着恒星的死亡，反之，恒星死亡表明了氢和氦元素物质的消耗殆尽。氢元素气体是恒星核燃烧的主要燃料，在宇宙的储量极其丰富，开发氢能源将成为缓解未来能量危机的重要手段。

斯坦福研究所(SIMES）的齐格弗里德·格伦舍是一位著名的材料和能源领域的科学家，加入了斯坦福大学加速实验室的项目研究，他解释说在以往的加热和加压实验中未能测出精确的数据，对高热和致密态物质的特性缺少细节性认识，国际合作科学团队完成了细节性的实验步骤，他们在实验中使用了强大功率的激光，被轰击的固体物质转变为高压缩性的固态物质和致密性的等离子体，创造等离子体物质是实验的第一部，然后，在实验室的条件下实现核聚变的过程。

团队成员使用了先进的激光技术，对超薄的铝箔样品进行压缩，施加的压力相当于深海区水压的4500多倍，产生的20，000开尔文高温相当于太阳表面温度的4倍多。科学团队精确地检测了铝箔样本的物理特性，铝箔样品在高温和高压的作用下转变为高热而致密的等离子体态，这是一种由电子和高压原子组成的极高温的气态物体。为何高温而致密的物质态隐藏了很多的神秘性？其中的主要原因是人们在实验室的条件难以模拟这类物态。

高温而致密性的物质展现了几种物态的特性，它们似乎处于固体和等离子态物质之间。太阳内部物质是自我维持等离子态的最好样本，科研人员在商业性开发的电视显示屏上使用了等离子体技术。行星物理学家认为，高温而致密性的物体出现在巨型行星的核心，自身的引力维持了物态的稳定性，但人们在实验室的条件下难以制造稳定的等离子态物质，它们的存在时间甚至只有十亿分之一秒。科学家在理论模型的建构上主要依赖计算机模拟技术，使用强功率激光轰击一个固态物体的样本，将样本物体转变为等离子体态。

科学团队在早期的研究中选用了第一块“铺路石”的铝材料，在实验项目的实施中克服了很多难题，比如：氢元素物质在同样高温而致密的条件下会产生怎样的特征？氢元素占到宇宙中可见物质的大约75%，从氢元素开始合成，今日宇宙已演变成一个多姿多彩的物质世界，为人类带来了无穷无尽的物质财富之源。氢元素在核聚变反应中扮演了一个中心角色，从氢元素物质转变为高温而致密物质的过程，科学家更好地理解了物质形态的转化，找到了化解相关理论争议和不足的方法，最终解开核聚变反应的奥秘。

（编译：2015-3-24）