第376章 He3原子探針技術
更新時間:2018-08-21 作者:晨星LL
學霸的黑科技系統 第376章 He3原子探針技術
在理論物理學界的前沿研究領域中，對于一個難以預測的混沌系統，比較常見的做法便是扔一顆粒子進去探探路。 通過對該粒子的觀察，間接對該系統進行觀察。 事實上，陸舟提出這個實驗思路，很大程度上源于早些時候他在CERN的工作經驗。 如果將等離子體所在的整個體系看成一個被關在黑箱里的臺球桌，將等離子體當做桌上的臺球，那么再沒有什么比朝著一個固定的方向“打一桿出去”，更適合摸清球桌上的情況了。 至于這個被用來當做“白球”的粒子，再沒有比氦3更合適了。 首先它的原子直徑足夠小，三由兩個質子和一個中子構成，與氚的原子質量接近，原子核結構又更加穩定！不但從概率意義上盡可能避免了難以區分的多原子碰撞，而且更易于從等離子體中穿過。 要達到氦3與氘發生聚變反應的溫度，至少得將現有的溫度和電磁場翻上一百倍才能滿足，所以哪怕是最終用在仿星器上，基本上也可以忽略掉氦三參與聚變反應這種情形。 所以，用氦3來做這個實驗，是再合適不過了！ 考慮到整個等離子體體系中的粒子數量，一顆氦3原子對整個體系的擾動幾乎可以忽略不計。畢竟扔一顆原子進去對整個體系的影響，可要比插一根探針進去小多了！ 穿過等離子體的氦3原子會與體系中的粒子發生碰撞，碰撞中產生的電磁波作為“聲音”，被連接在裝置外側的觀測設備聽到，根據這些數據，可以分析出等離子體內的宏觀、微觀參量。 而在此之后，穿過等離子體的氦3原子將與靶材料碰撞，反饋出撞擊數據的同時，從整個體系中脫離。 只要連續不斷地對等離子體發射作為“探測器”的氦3原子，再收集碰撞產生的電磁波數據，以及靶材料上收集到的撞擊數據，陸舟有信心可以通過數學的方法，間接分析出氦3在等離子系統中受到的擾動，從而間接反推出系統本身的各項屬性。 如果這么說過于抽象的話，可以做個簡單的類比。 我們測量水的折射率，如果直接以水本身為研究對象，整個實驗毫無疑問是復雜的。但如果將一束光射入水中，通過觀察光與界面夾角的變化來計算折射率，整個實驗會變得簡單許多。 而陸舟的實驗思路，便是將氦3粒子，作為射入等離子體的那道光！ “……我們只需要在仿星器的第一壁上，設置一塊巴掌大的靶材料，用來捕捉從原子槍發射的氦3粒子，就能通過記錄發射周期內氦3與氚原子碰撞發出的電磁波信號、以及最終氦3撞擊靶材時的攜帶能量、撞擊角動量等等數據，間接分析高溫壓狀態下等離子體攜帶的數據！” “我暫且不說這能不能做到，”盯著陸舟，拉澤爾松教授認真地說道，“你確定有了這些數據，處理的了它們嗎？如果我們發射N顆粒子，涉及到的變量將超過N的N次方不只！而且還要考慮到等離子體本身受磁場的擾動……” 當一個物理模型的變量足夠龐大，那將是超級計算機都無法完成的計算。 然而，拉澤爾松教授的話，并沒有把陸舟給嚇倒。 用肯定的語氣，陸舟回答了拉澤爾松教授的質疑：“別人知不知道我不確定，但我有九成以上的把握。” 建立數學模型和對數學模型進行求解是兩個概念，雖然這個變量看起來異常龐大，但事實上那些都是需要超算去頭疼的事情。 如果只是建立理論模型的話，陸舟對于自己的能力，還是相當有自信的。 眼神中閃過一絲猶豫，拉澤爾松教授依然無法相信作出決定。 從理論上來講，這條思路似乎是行得通的，但前提是陸舟能夠完成向他承諾的那樣，根據那些氦3原子的電磁波激發數據，對整個體系建立理論模型。 如果收集到的數據無法有效利用起來，就算他們最終就算成功了，也只是白費功夫。 無法被利用的數據，比實驗中的“噪音”好不到哪里去。 “……給我一個相信你能做到的理由。” “哥德巴赫猜想夠嗎？” 拉澤爾松教授斷然道：“不夠！那只能說明你是數論領域的專家，對我來說沒有任何意義！” “電化學界面結構的理論模型呢？”眼見拉澤爾松教授下意識地打算反駁，陸舟立刻搶在他前面說道，“我知道你想說，這最多證明我在計算化學、理論化學上的實力，并不能說明同樣適合等離子體的研究，對嗎？” 拉澤爾松教授沒有說話，但眼神已經說明了他的想法。 陸舟沒有氣餒，繼續說道。 “但我要告訴你的是，我所研究的這些東西，歸根結底是對數據的處理，而且我已經處理過的數據規模，并不比我們即將面臨的數據量小多少！” 這一次，拉澤爾松教授倒是不說話了，而是陷入了沉默，似乎是在思考著。 見他沒有說話，陸舟在他的旁邊繼續說道。 “相信我，聽起來很難，但它并沒有難到不可解決的程度！我們所做的，只是往等離子體中插入一根名叫氦3的探針。唯一聽起來匪夷所思的僅僅是，它的體積只有一顆原子那么小。” “如果我們成功了……” 停頓了片刻，陸舟盯著他的眼睛，認真的說道，“這毫無疑問是個諾獎級的發明。” 諾獎并不僅僅只是獎勵偉大的理論發現，同樣不吝嗇于獎勵那些改變人類文明的重大發明。 比如就在今年，17年10月揭曉的諾貝爾化學獎，便頒發給了發明冷凍電鏡的三位學者，因為生物學家們靠著他們的發明真的水了不少的論文。 正如邱老先生的那句調侃，如果真能夠建立某種觀測方式，直接觀測高溫壓狀態下等離子體體系的各項宏觀、微觀參量，對于整個等離子體物理的推動作用都是巨大的。 而且，這項技術毫無疑問，將推動整個可控核聚變工程的發展！ “這聽起來……” 將鼻梁上的眼鏡摘下，拉澤爾松教授手指顫抖地從兜里取出了眼鏡布，不斷地在鏡片上摩擦著。 鏡片越擦越亮，倒影在鏡片中的瞳孔，也越來越興奮。 只不過，他一直拿不定這個主意。 等了將近十分鐘，陸舟看了眼手表。 就在陸舟肩膀一松，正打算放棄說服，轉而去找其他人合作的時候，拉澤爾松教授忽然重新戴上了眼鏡。 當他再次看向陸舟的時候，那渾濁的視線中，已經看不到任何輕視的神色。 取而代之的是…… 興奮！ “……這聽起來，似乎很有趣！” 聽到這句話，陸舟總算是松了口氣，臉上浮現了一絲笑容，伸出了右手。 “很高興能聽到這個答案。” 總歸，他得到的回答，不是“這聽起來不切實際”。 說服了拉澤爾松教授，省去了陸舟不少麻煩。 普林斯頓的等離子體物理實驗室擁有著世界一流的水準，而且與世界多國的可控核聚變研究單位都有相關的研究協議，無論是資源還是人才都占據相當的優勢。 而這一點，是其他研究機構所不具備的。 如果拉澤爾松教授最終還是不愿意的話，陸舟最終也只能往馬普學會寄一封信，嘗試去馬普學會等離子體物理研究所做訪問學者這條路了。 至于自己出錢造一個在研發能力上媲美PPPL的實驗室…… 且不論那些用錢難以買到的科研資源，總之區區幾億美元肯定是不夠看的。 與拉澤爾松教授達成了合作研究協議之后，為了便于討論，陸舟參考了研究所其他專家的建議，將這個還在襁褓中的技術，命名為“He3原子探針”。 而項目組的名字，更是簡潔明了的只有三個字符—— 接下來的幾天里，陸舟基本上都往返在高等研究院和等離子體物理實驗室之間，要么是閱讀等離子體研究相關的文獻，要么便是和拉澤爾松教授以及“He3”項目組的等離子體物理專家、工程師坐在一起開會，就具體的實驗設計交換意見。 很顯然，理論研究的告一段落，并沒有讓陸舟清閑多少，接踵而至的新工作反倒是讓他更加忙碌了。 就在陸舟忙于“He3”項目的同時，不知不覺中到了《數學年刊》新一版期刊的出刊時間。 他投稿在《數學年刊》上的那篇論文，也正式與偏微分方程領域的同行們見了面。 對于這個階段成果的發表，陸舟沒有太過留意數學界的反應。 至少在他看來，這算不上什么特別突出的研究成果，頂多只是在前人的研究基礎上添了一塊磚。 然而，有時候命運就是如此的奇妙。 讓陸舟意想不到的是，事情的發展與他預料中的恰好相反。 這顆被他隨手扔進湖中的石子，并沒有就此沉下去，反而在這平靜的湖面上打起了水漂……8) ，歡迎訪問大家讀書院 學霸的黑科技系統 第376章 He3原子探針技術
在理論物理學界的前沿研究領域中，對于一個難以預測的混沌系統，比較常見的做法便是扔一顆粒子進去探探路。 通過對該粒子的觀察，間接對該系統進行觀察。 事實上，陸舟提出這個實驗思路，很大程度上源于早些時候他在CERN的工作經驗。 如果將等離子體所在的整個體系看成一個被關在黑箱里的臺球桌，將等離子體當做桌上的臺球，那么再沒有什么比朝著一個固定的方向“打一桿出去”，更適合摸清球桌上的情況了。 至于這個被用來當做“白球”的粒子，再沒有比氦3更合適了。 首先它的原子直徑足夠小，三由兩個質子和一個中子構成，與氚的原子質量接近，原子核結構又更加穩定！不但從概率意義上盡可能避免了難以區分的多原子碰撞，而且更易于從等離子體中穿過。 要達到氦3與氘發生聚變反應的溫度，至少得將現有的溫度和電磁場翻上一百倍才能滿足，所以哪怕是最終用在仿星器上，基本上也可以忽略掉氦三參與聚變反應這種情形。 所以，用氦3來做這個實驗，是再合適不過了！ 考慮到整個等離子體體系中的粒子數量，一顆氦3原子對整個體系的擾動幾乎可以忽略不計。畢竟扔一顆原子進去對整個體系的影響，可要比插一根探針進去小多了！ 穿過等離子體的氦3原子會與體系中的粒子發生碰撞，碰撞中產生的電磁波作為“聲音”，被連接在裝置外側的觀測設備聽到，根據這些數據，可以分析出等離子體內的宏觀、微觀參量。 而在此之后，穿過等離子體的氦3原子將與靶材料碰撞，反饋出撞擊數據的同時，從整個體系中脫離。 只要連續不斷地對等離子體發射作為“探測器”的氦3原子，再收集碰撞產生的電磁波數據，以及靶材料上收集到的撞擊數據，陸舟有信心可以通過數學的方法，間接分析出氦3在等離子系統中受到的擾動，從而間接反推出系統本身的各項屬性。 如果這么說過于抽象的話，可以做個簡單的類比。 我們測量水的折射率，如果直接以水本身為研究對象，整個實驗毫無疑問是復雜的。但如果將一束光射入水中，通過觀察光與界面夾角的變化來計算折射率，整個實驗會變得簡單許多。 而陸舟的實驗思路，便是將氦3粒子，作為射入等離子體的那道光！ “……我們只需要在仿星器的第一壁上，設置一塊巴掌大的靶材料，用來捕捉從原子槍發射的氦3粒子，就能通過記錄發射周期內氦3與氚原子碰撞發出的電磁波信號、以及最終氦3撞擊靶材時的攜帶能量、撞擊角動量等等數據，間接分析高溫壓狀態下等離子體攜帶的數據！” “我暫且不說這能不能做到，”盯著陸舟，拉澤爾松教授認真地說道，“你確定有了這些數據，處理的了它們嗎？如果我們發射N顆粒子，涉及到的變量將超過N的N次方不只！而且還要考慮到等離子體本身受磁場的擾動……” 當一個物理模型的變量足夠龐大，那將是超級計算機都無法完成的計算。 然而，拉澤爾松教授的話，并沒有把陸舟給嚇倒。 用肯定的語氣，陸舟回答了拉澤爾松教授的質疑：“別人知不知道我不確定，但我有九成以上的把握。” 建立數學模型和對數學模型進行求解是兩個概念，雖然這個變量看起來異常龐大，但事實上那些都是需要超算去頭疼的事情。 如果只是建立理論模型的話，陸舟對于自己的能力，還是相當有自信的。 眼神中閃過一絲猶豫，拉澤爾松教授依然無法相信作出決定。 從理論上來講，這條思路似乎是行得通的，但前提是陸舟能夠完成向他承諾的那樣，根據那些氦3原子的電磁波激發數據，對整個體系建立理論模型。 如果收集到的數據無法有效利用起來，就算他們最終就算成功了，也只是白費功夫。 無法被利用的數據，比實驗中的“噪音”好不到哪里去。 “……給我一個相信你能做到的理由。” “哥德巴赫猜想夠嗎？” 拉澤爾松教授斷然道：“不夠！那只能說明你是數論領域的專家，對我來說沒有任何意義！” “電化學界面結構的理論模型呢？”眼見拉澤爾松教授下意識地打算反駁，陸舟立刻搶在他前面說道，“我知道你想說，這最多證明我在計算化學、理論化學上的實力，并不能說明同樣適合等離子體的研究，對嗎？” 拉澤爾松教授沒有說話，但眼神已經說明了他的想法。 陸舟沒有氣餒，繼續說道。 “但我要告訴你的是，我所研究的這些東西，歸根結底是對數據的處理，而且我已經處理過的數據規模，并不比我們即將面臨的數據量小多少！” 這一次，拉澤爾松教授倒是不說話了，而是陷入了沉默，似乎是在思考著。 見他沒有說話，陸舟在他的旁邊繼續說道。 “相信我，聽起來很難，但它并沒有難到不可解決的程度！我們所做的，只是往等離子體中插入一根名叫氦3的探針。唯一聽起來匪夷所思的僅僅是，它的體積只有一顆原子那么小。” “如果我們成功了……” 停頓了片刻，陸舟盯著他的眼睛，認真的說道，“這毫無疑問是個諾獎級的發明。” 諾獎并不僅僅只是獎勵偉大的理論發現，同樣不吝嗇于獎勵那些改變人類文明的重大發明。 比如就在今年，17年10月揭曉的諾貝爾化學獎，便頒發給了發明冷凍電鏡的三位學者，因為生物學家們靠著他們的發明真的水了不少的論文。 正如邱老先生的那句調侃，如果真能夠建立某種觀測方式，直接觀測高溫壓狀態下等離子體體系的各項宏觀、微觀參量，對于整個等離子體物理的推動作用都是巨大的。 而且，這項技術毫無疑問，將推動整個可控核聚變工程的發展！ “這聽起來……” 將鼻梁上的眼鏡摘下，拉澤爾松教授手指顫抖地從兜里取出了眼鏡布，不斷地在鏡片上摩擦著。 鏡片越擦越亮，倒影在鏡片中的瞳孔，也越來越興奮。 只不過，他一直拿不定這個主意。 等了將近十分鐘，陸舟看了眼手表。 就在陸舟肩膀一松，正打算放棄說服，轉而去找其他人合作的時候，拉澤爾松教授忽然重新戴上了眼鏡。 當他再次看向陸舟的時候，那渾濁的視線中，已經看不到任何輕視的神色。 取而代之的是…… 興奮！ “……這聽起來，似乎很有趣！” 聽到這句話，陸舟總算是松了口氣，臉上浮現了一絲笑容，伸出了右手。 “很高興能聽到這個答案。” 總歸，他得到的回答，不是“這聽起來不切實際”。 說服了拉澤爾松教授，省去了陸舟不少麻煩。 普林斯頓的等離子體物理實驗室擁有著世界一流的水準，而且與世界多國的可控核聚變研究單位都有相關的研究協議，無論是資源還是人才都占據相當的優勢。 而這一點，是其他研究機構所不具備的。 如果拉澤爾松教授最終還是不愿意的話，陸舟最終也只能往馬普學會寄一封信，嘗試去馬普學會等離子體物理研究所做訪問學者這條路了。 至于自己出錢造一個在研發能力上媲美PPPL的實驗室…… 且不論那些用錢難以買到的科研資源，總之區區幾億美元肯定是不夠看的。 與拉澤爾松教授達成了合作研究協議之后，為了便于討論，陸舟參考了研究所其他專家的建議，將這個還在襁褓中的技術，命名為“He3原子探針”。 而項目組的名字，更是簡潔明了的只有三個字符—— 接下來的幾天里，陸舟基本上都往返在高等研究院和等離子體物理實驗室之間，要么是閱讀等離子體研究相關的文獻，要么便是和拉澤爾松教授以及“He3”項目組的等離子體物理專家、工程師坐在一起開會，就具體的實驗設計交換意見。 很顯然，理論研究的告一段落，并沒有讓陸舟清閑多少，接踵而至的新工作反倒是讓他更加忙碌了。 就在陸舟忙于“He3”項目的同時，不知不覺中到了《數學年刊》新一版期刊的出刊時間。 他投稿在《數學年刊》上的那篇論文，也正式與偏微分方程領域的同行們見了面。 對于這個階段成果的發表，陸舟沒有太過留意數學界的反應。 至少在他看來，這算不上什么特別突出的研究成果，頂多只是在前人的研究基礎上添了一塊磚。 然而，有時候命運就是如此的奇妙。 讓陸舟意想不到的是，事情的發展與他預料中的恰好相反。 這顆被他隨手扔進湖中的石子，并沒有就此沉下去，反而在這平靜的湖面上打起了水漂……8) ，歡迎訪問大家讀書院 學霸的黑科技系統 第376章 He3原子探針技術
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