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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)

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