本文经人工智能新媒体量子比特（公众号ID：QbitAI）授权转载，转载请联系出处。物理学界的重大新闻就在这里！科学家们首次在聚变反应中实现了净能量增益——也就是说，聚变反应中产生的能量多于注入其中的能量。当地时间周二早上7点，美国能源部和劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)联合宣布了这一里程碑。△来源：美国能源部直播，美国能源部部长詹妮弗·格兰霍姆讲话目前，美国能源部官方账号的相关消息已获得4万+点赞，1.4万转发。事实上，在美国能源部发起直播之前，谣言就已经传开，随后迅速引起了众多关注，也在知乎上引起热议。陈怡然教授也评价道：这是一个影响全人类的大新闻，让大家向人造太阳迈进了一大步。说起“人造太阳”，其实从50年代开始，科学家们就一直在想着尝试模仿太阳产生能量的“套路”，那就是氢核聚变。但是，核聚变过程本身消耗的能量是巨大的，而我们却没有太阳那样巨大的引力。迄今为止，还没有其他研究人员在聚变反应中实现净能量增益。而在12月5日，LLNL的一项新实验终于写下了新的历史篇章：官方数据显示，LLNL此次输入的能量为2.05兆焦耳（MJ），核聚变反应后的输出能量约为3.15MJ.即，能量增益高达约150%。你是怎么做到的？据知情人士透露，LLNL研究人员使用了一种称为惯性约束聚变的过程。所谓“惯性”，简单来说，就是在极短的时间内，对聚变反应中形成的等离子体进行升温加压，利用内部原子核的惯性，让它们克服相互之间的静电。彼此展开并消散之前。斥力完成融合。对了~想了解什么是“惯性约束核聚变”的朋友可以看看之前Qubit做的一个视频。话虽如此，目前主流的加热方式还是激光。在光束加热的作用下，粒子等目标容器会向外爆炸。爆炸过程中，除容器表面外，其余反作用力都会向内加速，压缩里面的燃料。此外，该过程会产生巨大的冲击波，压缩并加热中心的燃料，从而使核聚变得以发生。目前，世界上功率最大的激光点火装置是美国的国家点火装置（NIF），耗资约35亿美元（约合人民币244亿元）。△来源：LLNL本次实验使用的激光设备为NIF。研究人员使用多达192束激光照射空腔（hohlraum），空腔处于辐射平衡状态，即针头大小的球形粒子被氘和氚包围。通过激光作用，氘和氚的混合物形成超热氢等离子体。此外，在反应过程中，产生的X射线将原始粒子炸开，燃料层发生内爆，为核聚变的发生创造了条件。最终，在NIF的支持下，该实验产生了足够的热量，并且热量通过燃料传播的速度足够快，以至于能量输出超过了输入。△来源：美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室简单来说，原材料的一部分质量转化为能量——这符合质量和能量守恒定律。可以参考爱因斯坦提出的经典质能方程：E=mc2。意思是什么？要弄清楚这个问题，还得从什么是核聚变说起。简单来说，核聚变就是两个较轻的原子核融合成一个较重的原子核。核裂变是重核分裂成两个或更多更小的原子。听到“核裂变”和“核聚变”，大家一般都会想到原子弹和氢弹。其实，除此之外，核裂变也被用来发电——你听说过核电站吗？在核电站中，核裂变反应产生的热量被用来加热水，水蒸气驱动汽轮机，汽轮机又带动发电机发电。然而，核裂变会产生大量辐射，放射性核废料的处理一直是个让人头疼的问题。相比之下，核聚变反应几乎没有碳排放，产生的持久放射性废料也更多地燃烧。理论上，一小杯氢燃料就足以为一所房子供电数百年。此外，核聚变燃料储量极其丰富——主要燃料是氢同位素氘和氚。此前的研究表明，海洋中含有数亿吨的氘。如果核聚变发电成为现实，仅需一升海水就能产生相当于300升汽油的能量。虽然氚本身比较稀有，但可以通过自然界中极为丰富的锂元素反应获得，操作起来比较容易。总而言之，FusionPower有一个特别香的BUFF：既干净又几乎用之不竭。对于LLNL的成就，英国国家统计局副局长ArthurTurrell感慨地说：这终于让科学家几十年的梦想成真了。长期以来，人们一直在研究无碳清洁能源，这一成果对于未来发展核聚变能源供应具有重要意义。一位科研人员也表示：这至少让我们知道，人工可控核聚变增益大于一（Q>1）是可以做到的事情。虽然目前的成果离商业化还有很远的距离：如果真正有意义，至少Q要达到10以上；但这仍然是一件令人兴奋的事情。△来源：知乎@Quantum1024甚至有网友估算了核聚变发电的商用时间：如果速度能像之前核聚变领域的其他实验一样，估计2050年左右真的可以落地。△来源：知乎@树树另外，据Nature报道，国际核聚变项目ITER负责人TimeLuce表示：这样有影响力的成果也能吸引人们对各类核聚变产生更多兴趣，并投入更多精力在探索中也将对一般核聚变研究产生积极影响。最后，让我们大胆的敞开心扉——如果核聚变电源真的商业化成功，未来的核能汽车是不是只要加一次燃料就可以用一辈子？
