2023 Природа: Десять человек вышли: зажигание лазерного синтеза Женщины-учёные в списке!

Сегодня ведущий международный научный журнал «Nature» (Природа) объявил ежегодный список десяти лучших научных деятелей 2023 года (Nature's 10) – этот список предназначен для выбора 10: в этом году все основные научные события имеют место в персонажах. его авторитет и эти задачи привели к ряду удивительных открытий и достижений.
В дополнение к сенсационной новости о том, что ChatGPT была выбрана одним из 10 лучших людей года по версии журнала Nature, стоит отметить, что в этот список также попала женщина-ученый, имеющая прочные связи с лазерной промышленностью. Она — лазерная термоядерная «зажигание» — Энни Критчер (Annie Kritcher).
Энни Критчер, физик и главный конструктор Национальной установки зажигания США, говорит, что термоядерный синтез — это вопрос не «если», а «когда». Она надеется, что лазеры сыграют свою роль: «Мне бы хотелось поучаствовать».
Основная причина, указанная Энни Критчер в списке 10 Nature, заключается в том, что физик помог NIF вызвать ядерные реакции, которые раньше наблюдались только в водородных бомбах и звездах. «Этот физик помог осуществить первый прирост энергии».
Вот еще о ней из списка Nature:
Физик Энни Критчер вступает в 2023 год с приливом оптимизма.
Несколько недель назад она помогла Национальной установке зажигания (NIF) Министерства энергетики США достичь цели, которую лаборатории по всему миру не могли достичь на протяжении десятилетий: сжимать атомы настолько плотно, что они подвергаются ядерному синтезу, производя больше энергии, чем реакция поглощает.
Однако после достижения этой экспериментальной вехи, известной как «зажигание», возникла необходимость сделать это снова.
Национальная установка зажигания (NIF) стоимостью 3,5 миллиарда долларов в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии изначально была спроектирована для укрепления науки о ядерном оружии. Его прогресс может также помочь превратить ядерный синтез в безопасный, чистый и практически безграничный источник энергии, и успешные эксперименты NIF в прошлом году застали многих врасплох. Эксперимент «зажигание» отставал от графика на десять лет, и некоторые начали беспокоиться, что цель просто недостижима. Будучи ведущим разработчиком основного эксперимента по термоядерному синтезу, Критчер и ее команда немедленно приступили к доказательству того, что NIF может надежно добиться воспламенения.
Важнейшие исследования часто трудно проводить без взлетов и падений: в июне команда предприняла первую повторную попытку, но с плохими результатами. «Это может свести с ума, и я испытываю стресс». - сказал Критчер.
Что ж, следующая попытка им удалась. 30 июля 192-лучевой лазер установки доставил 2,05 мегаджоуля энергии замороженным частицам изотопов водорода дейтерия и трития, взвешенным в золотом цилиндре. В результате имплозии изотопы высвободили энергию при слиянии с гелием, в результате чего температура в шесть раз превысила температуру ядра Солнца. Эти реакции произвели рекордные 3,88 мегаджоуля энергии термоядерного синтеза.
Для производства достаточного количества энергии термоядерного синтеза в течение более длительного периода времени необходимы другие объекты, в первую очередь реакторы токамак, которые используют мощные магнитные поля для ограничения реакций термоядерного синтеза. Эта технология была разработана в рамках международного проекта ИТЭР стоимостью 22 миллиарда долларов. Однако до достижения NIF ни одна лаборатория никогда не производила реакцию синтеза с мощностью, превышающей ее потребление (т.е. «чистый выигрыш»).
Критчер и ее команда продолжили свой успех в июле еще двумя попытками зажигания в октябре, преуспев в четырех из шести попыток. Они готовятся к увеличению мощностей «чистой прибыли» в следующем году. В ходе этого процесса ученые НИФ открыли двери для исследований и помогли вызвать волну оптимизма в отношении будущего термоядерной энергетики.
NIF призван помочь правительственным ученым обеспечить безопасность и надежность ядерного арсенала США без необходимости проведения испытательных взрывов, но изначально Критчера привлекло не это. она начала исследовать энергию термоядерного синтеза во время летней стажировки в Ливерморе в 2004 году и быстро нацелилась на NIF как на одно из немногих мест на Земле, где изучаются реакции термоядерного синтеза, прежде чем она начала учебу в аспирантуре. одно из немногих мест на планете, где изучаются реакции термоядерного синтеза.
Она присоединилась к NIF в 2012 году и стала ведущим конструктором в 2016 году. С тех пор она возглавляет команду, которая анализирует экспериментальные данные и использует компьютерные модели для разработки экспериментов, направленных на достижение и увеличение выхода термоядерного синтеза путем корректировки таких параметров, как размер и конфигурация мишеней. а также энергия и время различных лазерных лучей. Как только ее команда завершит проектирование, экспериментальная группа лаборатории возьмет на себя запуск лазеров и сбор данных.
Роджер Фальконе, физик из Калифорнийского университета в Беркли, говорит: «Энн — отличница, которая посвящает себя своей работе». Он начал работать с Критчер, когда она была аспиранткой, и продолжил ее раннюю работу в NIF. По его словам, за это время она продемонстрировала свое мастерство в разработке лазерных экспериментов, призванных проверить, как ведут себя материалы при сжатии до экстремальных температур и давлений.
Эти навыки поставили Критчера в центр программы термоядерного синтеза в 2016 году. В то время выход энергии из экспериментов по термоядерному синтезу находился в застое, и главный научный сотрудник NIF Омар Харрикейн хотел проложить новый путь. И Критчер выступил вперед с идеями, которые, как говорит Харрикейн: «Она была ва-банк». После этого она стала одним из ведущих дизайнеров НИФ.
Критчер и ее команда провели следующие несколько лет, анализируя данные и внося коррективы в результаты крупных экспериментов NIF. Помимо внесения различных изменений в цель, они смогли использовать улучшения для увеличения общей доступной энергии лазера. В результате они успешно добивались слияния с возрастающей регулярностью.
Имея формальную мишень для зажигания, Критчер начал работу над новой серией экспериментов, направленных на повторное увеличение мощности за счет подачи большего количества лазерной энергии в более толстую капсулу-мишень. Это может стать еще одним шагом вперед в достижении цели NIF по достижению мощности в десятки тераджоулей и выше.
В долгосрочной перспективе, она полагает, что после некоторой модернизации установка сможет достичь своих целей и увеличить выход продукции на порядок, что позволит ученым начать работу над прототипом термоядерного энергетического реактора. По ее словам, вопрос не в том, появится ли термоядерная энергия, а в том, "когда", и она надеется, что лазер заработает.
«Я думаю, что это прекрасная возможность, — сказала она, — и я бы хотела принять в этом участие».