美國可控核聚變背後的加州理工華裔女科學家_風聞

來源：新智元

**【導讀】**LLNL實驗室的慣性約束核聚變項目負責人，是一位華裔女性。

在經歷了超過半個世紀的研究之後，科學家們終於取得了慣性約束核聚變從0到1的突破。

12月13日，美國正式宣佈，由LLNL建造的國家點火裝置NIF成功實現了核聚變淨能量增益。

發佈會上，一張華裔女性面孔引起了大家的注意——LLNL項目的主要負責人之一Tammy Ma（坐在桌子最左邊）。

早在今年春天，白宮就舉行了峯會，表示將同時推進慣性約束核聚變和磁約束反應堆（託卡馬克）這兩個項目。

聽到點火成功的消息，我淚流滿面

Tammy Ma是Inertial Fusion Energy Institutional Iniatiative（慣性約束核聚變能源項目）的負責人，這個機構簡稱為IFE。

在發佈會的penal環節，Ma對於IFE項目做了詳細介紹。

她表示，這個項目對於發展清潔能源意義重大，同時，他們也面臨着科學和工程上的巨大挑戰。

而且，項目的成員都清楚地知道：如果他們真的實現了可控核聚變反應的淨能量增益，那無疑是做出了值得載入史冊的豐功偉績(monumental undertaking)。

這次「點火」成功，也震動了整個物理學界，讓全世界的物理學家們都沸騰了。這不僅意味着聚變能的釋放，還表明新科學的大門正在敞開。

單從可控核聚變的角度來説，它幾乎沒有碳排放，能讓人類得到免費的清潔能源，並且由於氫在自然界的豐富儲量，全世界的能源危機都能解決。

當然，美國搞這個的初衷，是為核庫存研究計劃提供所需的數據（LLNL是美國核安全局的下屬單位），這也是NIF為什麼相對「低效」的一個重要原因。

本次實驗的成功，也讓美國就可以在不進行傳統核試驗的情況下，保持核威懾力。

Tammy Ma説，這個爆炸性事件發生時，她還全然不知情。當時，她正準備登上飛機，來DC參加部門的年會，好為核聚變項目的下一步計劃做好準備。

就在此時，她接到了老闆的電話，老闆告訴她：我們的可控核聚變點火成功了（I think we got ignition)！

Tammy Ma頓時喜極而泣。她開心得原地跳起來，候機區的人們都驚訝地看着她。

想起這麼多年的辛苦工作，她的眼淚根本停不下來。

對她來説，國家點火裝置可以説是「夢中情司」。這些年來，每當她走進國家點火裝置，都還會起雞皮疙瘩。

「能在這裏工作真的太神奇了，我為我的團隊而驕傲。」

隨後，Tammy Ma表示，這次LLNL的成功，無疑會給其他公立和私營機構極大的鼓舞，會有更多機構大膽投入更多的資金和研究力量，與LLNL一起攻克更多的科研難關。

她也非常期待與這些機構的合作，在接下來的幾十年內，共同實現慣性約束聚變的規模化。

目前，美國已經在相關的技術上取得了很多全新的進展，比如材料學，競爭與模擬，機器學習等等，LLNL採用了這些全新的技術，讓NIF有了全新的激光架構，以及其他先進功能。

她激動地回憶道：激光誘導核聚變的想法，還是LLNL的先鋒科學家在60年前想到的。

美國的科學家花了60年，終於把這一想法變成了現實。

在LLNL的14年

作為一位等離子體物理學家，Tammy Ma博士是美國物理學會的研究員，也是勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）國家點火設施（NIF）和光子科學局的高強度激光高能量密度（HED）科學的先進光子技術項目的負責人，並擔任LLNL實驗室指導研究與開發（LDRD）計劃的副主任。

此外，她還是聚變能源科學諮詢委員會（FESAC）成員，為與聚變能源和等離子體研究有關的複雜科技問題向美國能源部科學辦公室提供建議。

自加入LLNL以來，她領導了NIF的許多慣性約束核聚變實驗，開發了新的X射線分析方法，並主持了資助高度創新研究的全實驗室LDRD計劃。

這些實驗的目的是通過使用NIF的192道激光束來壓縮含有氘和氚（氫的同位素）的燃料膠囊，實現核聚變點火，這一過程稱為慣性約束核聚變（ICF）。

ICF的最終目的是，實現持續的熱核聚變，並且釋放出比啓動反應所需的能量多很多倍的能量。

Tammy Ma於2005年在加州理工學院獲得了她的航空航天工程學士學位，並於2008年和2010年分別在加州大學聖地亞哥分校獲得碩士和博士學位。

畢業後，她來到LLNL從事博士後研究，並於2012年正式入職。

目前，她參與撰寫的期刊論文超過了185篇。

Tammy Ma是2013年總統科學與工程早期職業獎（PECASE）的獲得者，2016年因其在量化ICF內爆中的流體力學不穩定性組合的工作而獲得美國物理學會頒發的Thomas H. Stix等離子體研究傑出早期職業貢獻獎，2018年能源部早期職業研究獎，以及2021年聚變能源協會卓越聚變工程獎。

她還被評為2019年加州第16議會區年度女性，以表彰她對教育的承諾，以及指導和鼓勵那些與她一樣對科學充滿熱情的年輕學生。

愛買鞋的實驗物理學家

在2014年，Tammy Ma曾作為國家點火裝置的實驗物理學家接受過一次採訪，以下是採訪內容：

我的母親在十幾歲時就移民到了加拿大，因此她並沒有機會上完高中，更不用説大學了。所以我的父母總是會和我們強調教育的重要性。

但即便如此，他們也從未給過任何壓力，只是希望我們能找到一個喜歡的職業，同時還能過上一個穩定、舒適的生活。

現在，我和我的哥哥都成為了一名物理學家，而且我們也對自己所做的工作非常非常有激情。

可以肯定的是，科學特別適合我的個性，因為它非常直截了當，沒有感情色彩。這就像在學校裏做數學題一樣，總是會有一個正確的答案。

但要找到真理，不僅需要大量的創造力，而且還要經歷自己在這個過程中走錯的很多步驟。

就像我們正在研究的「點火」，便是一個非常困難且具有挑戰性的問題。

因為我們以前從未按照這些瘋狂的規格建造過這麼大的目標，也從未在這些密度、這些温度和這些極端條件下進行過物理學研究。

如果出了問題，我們從來不會責怪對方。畢竟這只是物理學，這是自然，這就是我們試圖弄清楚的東西。

作為一個實驗物理學家，我喜歡呆在實驗室裏，在電腦上設置實驗並進行分析。

我們會一起想出一個實驗的想法，設計人員會去嘗試建立模型，看看它是否有意義，然後實驗人員會想出一種方法，並在NIF上進行設置。

一旦設置完成，我們就會開始實驗。等到數據回傳之後，我們便會對其進行分析，試圖理解和解釋數據。

之後，我們再次聚在一起，研究下一步可能會是什麼。這是一個連續的循環，但它很有趣。

我想對年輕科學家或在校學生説的是，科學是艱難的，也是具有挑戰性的，這就是科學的根本。

有些時候，你的成績可能會不那麼理想，你的實驗可能會遭遇失敗，甚至想轉到另一個更容易的選題或專業。

但如果你喜歡科學，就一定要堅持下去。

最後，她還提到了自己的減壓方式：去購物。

我會離開辦公室，到處走走。看看這，摸摸那，再買幾雙鞋子。

説到鞋子，我現在有58雙，而且還不包括人字拖。

你知道的，我是一個加州女孩。在整個大學生涯裏，我都穿的是人字拖。

下面這個小故事可以告訴你，她們是有多喜歡人字拖：

參考資料：

https://lasers.llnl.gov/about/who-works-at-nif/people-profiles/tammy-ma

https://ceramics.org/person/tammy-ma

https://st.llnl.gov/research/people/tammy-ma