2023 Nature Десет души навън: Жени учени в списъка с запалване с лазерен синтез!

Днес международното водещо научно списание „Нейчър“ (Nature) обяви годишния списък за 2023 г. на десетте най-добри научни фигури (Nature's 10) – този списък е предназначен да избере 10 през тази година, всички големи научни събития имат място в героите, неговия авторитет и тези задачи са довели до поредица от невероятни открития и напредък.
В допълнение към грабващата заглавия новина, че ChatGPT е избран за един от 10-те най-добри хора на годината на Nature, заслужава да се отбележи, че жена учен със силна връзка с лазерната индустрия също е попаднала в списъка. Тя е - лазерен синтез "запалване" - Ани Критчър (Annie Kritcher).
Ани Критчър, физик и главен дизайнер на US National Ignition Facility, казва, че термоядреният синтез не е въпрос на „ако“, а „кога“. Тя се надява, че лазерите ще играят роля: „Бих искала да участвам“.
Основната причина, дадена на Ани Кричър в списъка 10 на Nature, е, че физикът е помогнал на NIF да произведе ядрени реакции, които някога са били наблюдавани само във водородни бомби и звезди. „Този ​​физик помогна за реализирането на първата печалба от енергия.“
Ето още за нея от списъка на Nature:
Физикът Ани Кричър навлиза в 2023 г. с прилив на оптимизъм.
Преди няколко седмици тя помогна на Националното съоръжение за запалване (NIF) на Министерството на енергетиката на САЩ да постигне цел, която лабораториите по света не успяват да постигнат от десетилетия: да притиснат атомите толкова плътно, че да претърпят ядрен синтез, произвеждайки повече енергия от реакция консумира.
Въпреки това, след достигането на този експериментален крайъгълен камък, известен като "запалване", натискът беше да го направи отново.
Националното съоръжение за запалване (NIF) на стойност 3,5 милиарда долара в Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор в Калифорния първоначално е предназначено да укрепи науката за ядрените оръжия. Неговият напредък може също да помогне за развитието на ядрения синтез в безопасен, чист и практически неограничен източник на енергия, а успешните експерименти на NIF миналата година изненадаха мнозина. Експериментът със „запалването“ закъсня с десетилетие и някои започнаха да се притесняват, че целта просто е недостижима. Като водещ дизайнер на основния експеримент за синтез, Критчър и нейният екип незабавно се заеха да докажат, че NIF може надеждно да постигне запалване.
Изследванията с високи залози често са трудни за извършване без възходи и падения: екипът направи първия си повторен опит през юни с слаби резултати. „Може да стане лудост и да се стресирам.“ — каза Кричър.
Е, при следващия опит те успяха. На 30 юли 192-лазерният лъч на съоръжението достави 2,05 мегаджаула енергия към замразени частици на водородните изотопи деутерий и тритий, суспендирани в златен цилиндър. Получената имплозия накара изотопите да освободят енергия, докато се сляха в хелий, произвеждайки температури шест пъти по-горещи от слънчевото ядро. Тези реакции произведоха рекордните 3,88 мегаджаула термоядрена енергия.
Необходими са други съоръжения за производство на достатъчно енергия от термоядрен синтез за по-дълъг период от време, най-вече реактори токамак, които използват мощни магнитни полета за ограничаване на реакциите на термоядрен синтез. Тази технология е разработена от проекта ITER на стойност 22 милиарда долара, международно сътрудничество. Въпреки това, до постигането на NIF, никоя лаборатория не е произвеждала реакция на синтез с капацитет, който да надвишава нейното потребление (т.е. „нетна печалба“).
Kritcher и нейният екип последваха успеха си през юли с още два опита за запалване през октомври, като успяха в четири от шест опита. Те се подготвят за по-висок капацитет на "нетна печалба" през следващата година. В този процес учените от NIF отвориха вратата за изследвания и помогнаха за подхранването на вълна от оптимизъм относно бъдещето на термоядрената енергия.
NIF е предназначен да помогне на правителствените учени да осигурят безопасността и надеждността на ядрения арсенал на САЩ без необходимост от тестови експлозии, но не това първоначално привлече Критчър в лабораторията. тя започва да изследва енергията на термоядрения синтез по време на летен стаж в Ливърмор през 2004 г. и бързо насочва погледа си към NIF като едно от малкото места на земята, където се изучават реакциите на термоядрения синтез, преди да започне следдипломното си обучение. едно от малкото места на планетата, където се изучават реакциите на синтез.
Тя се присъединява към NIF през 2012 г. и става водещ дизайнер през 2016 г. Оттогава тя ръководи екип, който анализира експериментални данни и използва компютърни модели за проектиране на експерименти, насочени към постигане и увеличаване на добивите от синтез чрез коригиране на параметри като размера и конфигурацията на целите и енергията и времето на различни лазерни лъчи. След като нейният екип завърши дизайна, експерименталният екип на лабораторията поема запалването на лазерите и събирането на данни.
Роджър Фалконе, физик от Калифорнийския университет в Бъркли, казва: „Ан е отлична ученичка, която се посвещава на работата си“. Той започва да работи с Kritcher, когато тя е завършила студентка и продължава през ранната й работа в NIF. През това време, каза той, тя демонстрира своята сила в проектирането на лазерни експерименти, предназначени да тестват как се държат материалите, когато са компресирани до екстремни температури и налягания.
Тези умения поставиха Kritcher в сърцето на програмата за термоядрен синтез през 2016 г. По това време добивът на енергия от експериментите с термоядрен синтез беше в застой и главният учен на NIF Омар Харикейн искаше да прокара нова пътека. И Kritcher пристъпи напред с идеи, които Hurricane казва: „Тя беше ол-ин“. Оттам тя става един от водещите дизайнери за NIF.
Kritcher и нейният екип прекараха следващите няколко години в анализиране на данни и правене на корекции в дизайна на резултатите от големите експерименти на NIF. В допълнение към извършването на различни промени в целта, те успяха да използват подобренията, за да увеличат общата налична лазерна енергия. В резултат на това те успешно постигнаха синтез с нарастваща редовност.
С поставена официална мишена за запалване, Kritcher започна да работи върху нова серия от експерименти, насочени към увеличаване на добива отново чрез подаване на повече лазерна енергия в по-дебела капсула на мишената. Това може да представлява още една стъпка напред в целта на NIF за постигане на добиви в десетки тераджаули и повече.
В дългосрочен план тя вярва, че с някои надстройки съоръжението ще може да изпълни целите си и да увеличи добивите с порядък, което ще позволи на учените да започнат работа по прототип на енергиен реактор за лазерен синтез. Тя каза, че не е въпрос „ако“ термоядрената енергия ще дойде, а „кога“ и се надява, че лазерът ще проработи.
„Мисля, че това е чудесна възможност“, каза тя, „и бих се радвала да участвам“.