揭开核聚变和超新星中涡旋环的神秘面纱 | {$randkws}热点解读 右图:来自RMI模拟的体积分数

左:多模激波流体层评测的进展。中间:ICF胶囊内爆过程中的评测(上)和模拟(下)x射线自发射。右图:来自RMI模拟的体积分数。红色箭头强调或许的涡环和偶极子。所有图片均经许可转载。Credit: Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.194001
（神秘的朋友圈星河滚烫，业内人士这样看地球uux.cn）据密歇根大学：更好地理解漩涡状环形扰动的形成——被称为涡环——可以合作核聚变探究人员更有效地压缩燃料，使其更接近变成一种可行的能源。
密歇根大学探究人员开发的模型可以合作设计燃料舱，最大限度地缩减试图点燃让恒星发光的反应时的能量损失。另外，该模型还可以合作其他必须在冲击波经由后治理流体混合的工程师，如设计超音速喷气发动机的工程师，以及试图知晓超新星的物理学家。
“这些涡环从塌缩的恒星向外移动，将最后变成星云、行星乃至新恒星的物质填充到宇宙中——并在聚变内爆期间向内移动，破坏了燃烧的揭秘Xbox评论聚变燃料的稳定性，下降了反应的效率，”U-M大学机械工程博士生兼该探究的通讯作者Michael Wadas说。
他说:“我们的探究阐明了这种涡环是如何形成的，可以合作科学家知晓宇宙中一些最极端的事情，并使人类更接近于捕捉核聚变身为一种能源的力量。”
核聚变将原子推到一起，直到它们融合。这一过程释放的春季聚焦系统更新，说到了心坎里能量比分裂原子或裂变多几倍，这为今日的核电站提供了动力。探究人员可以创造这种反应，将各类形式的氢合并到氦中，但当下，这个过程中使用的大若干能量都被浪费了。
若干难题是燃料不能被整齐地压缩。不稳定性导致喷流的形成，喷入中心，预测造型点评专题燃料在喷流之间喷出——Wadas将其比作试图用手挤压橙子，果汁会从手指间漏出。
探究人员表明，在这些射流的前沿形成的涡环在数学上相似于烟环、水母后面的漩涡和从超新星表面飞出的等离子体环。
也许最著名的聚变方法是一个球形激光阵列，所有激光都指向一个球形燃料舱。这就是在全国点火装置上开展评测的方法，该装置近年来多次打破能量输出的记录。
来自激光的能量蒸发了燃料周围的材料层——这是一个近乎完美的评测室生长的钻石外壳，于2022年12月创下新近纪录。当外壳蒸发时，它驱使燃料向内，另外碳原子向外飞出。这形成了冲击波，将燃料推得如此之重，以至于氢气熔化。
尽管球形燃料芯块是人类制造的最完美的圆形物体，但每个都有一个故意的缺陷:燃料进入的填充管。探究人员阐释说，就像一根稻草卡在压碎的橙子中一样，当压缩着手时，这是最有或许形成涡环推动的射流的地方。
“聚变评测发生得如此之快，以至于我们真的只需要将喷流的形成延迟几纳秒，”U-M大学机械工程副教授埃里克·约翰森说，他负责推动这项探究。
这项探究汇集了Wadas和Johnsen的流体力学专业知识，以及核工程和放射科学副教授Carolyn Kuranz评测室的核和等离子体物理知识。
“在高能量密度物理学中，许多探究强调了这些结构，但没有明确地将它们确认为涡环，”Wadas说。
Wadas和Johnsen对聚变评测和天体物理观测中目睹的结构的透彻探究有所知晓，他们能够运用和扩展现有的知识，而不是试图将它们刻画为全新的特征。
约翰森尤其感兴趣的是，当恒星爆炸时，涡环或许有助于合作重元素和轻元素之间的混合，由于一定发生了一些混合过程，从而形成了像地球这样的行星的成分。
该模型还可以合作探究人员知晓涡环可以携带的能量极限，以及在流动变得湍流并所以更难建模之前可以合作多少流体。在正开展的岗位中，该团队正经由评测测试涡环模型。
这项探究发表在《物理留言快报》杂志上。