对于科学家和梦想家来说，对丰富能源未来的最大希望之一就孕育在旧金山以东一个覆盖着葡萄酒庄的山谷中。
这里坐落着加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置（NIF）。在NIF的方形墙壁内，科学家们正致力于创造核聚变，这与驱动太阳的物理原理相同。大约一年前，NIF的科学家们 在实现聚变的关键里程碑——即产生比输入能量更多的能量——方面达到了前所未有的高度。
不幸的是，但对于熟悉聚变的人来说，这是一个熟悉的结局——那个世界还必须等待。在取得成就后的几个月里，NIF的科学家们 未能 重复他们的壮举。
但他们并未放弃。一篇于11月4日 发表 在《物理评论快报》期刊上的最新论文，可能让他们离解决这个困扰能源探索者数十年的问题更近了一步。他们最新的技巧：在强磁场的作用下点燃聚变。
简单来说，聚变能源的目标是模仿太阳的内部。通过将某些氢原子撞击并使其结合，可以产生氦和大量的能量。关键问题是，要真正使原子结合在一起，需要非常高的温度——反过来，这要求聚变操作员首先投入巨大的能量。
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在你甚至能考虑建造一个可行的聚变发电厂之前，你需要设法产生比你投入的能量更多的能量。那个临界点——等离子体物理学家称之为“点火”——一直是聚变追求的最长的目标。
NIF选择的容器是一个镀金的圆柱体，比人指甲还小。科学家们称这个圆柱体为“空腔”；它里面装着一粒豌豆大小的氢燃料颗粒。
在聚变时，科学家们将精心调谐的激光束发射到空腔上——在NIF的案例中，总共有192束——为圆柱体提供足够的能量，在其中产生强烈的X射线。反过来，这些X射线会覆盖颗粒，将其挤压和冲击成内爆，从而使氢原子聚变。至少，这是他们的希望。
NIF在2021年底使用这种方法取得了辉煌的成果：产生了约70%的输入能量，远远超过了当时的世界纪录。对等离子体物理学家来说，这是一个警钟。“它为这个社区注入了新的热情，”德国耶拿亥姆霍兹研究所的物理学家Matt Zepf说。聚变界的人们想知道：NIF能再次做到吗？
事实证明，他们不得不等待。随后的激光发射 未能 接近最初的水平。部分问题在于，即使他们拥有所有的知识和能力，科学家们也很难预测一次发射到底会做什么。
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“NIF的内爆目前在性能上表现出显著的波动，这是由靶材质量和激光质量的微小变化引起的，”NIF的物理学家 John Moody 说。“靶材非常好，但微小的缺陷会产生很大的影响。”
物理学家可以继续微调他们的激光或调整他们的燃料颗粒。但可能还有第三种方法来提高性能：将空腔及其燃料颗粒置于磁场中。
使用其他激光器的测试，例如纽约罗切斯特的 OMEGA 和新墨西哥州桑迪亚的 Z-machine——已经表明这种方法可能富有成效。此外，对NIF自身激光器的计算机模拟表明，磁场可以将NIF最佳性能的能量提高一倍。
“预磁化燃料将使我们即使在靶材或激光传递略微偏离我们期望的情况下也能获得良好的性能，”论文作者之一Moody说。
因此，NIF的科学家们决定自己尝试一下。
他们首先必须更换空腔。纯金不行——将金属置于他们那样的磁场中会在圆柱体壁上产生电流，将其撕裂。因此，科学家们制造了一个新的圆柱体，由金和钽的合金锻造而成，钽是一种在某些电子产品中发现的稀有金属。
然后，科学家们将他们的新空腔装入氢燃料颗粒，打开磁场，并进行一次发射。
结果，磁场确实产生了影响。与类似的无磁场发射相比，能量增加了两倍。虽然这是一个低功率的测试发射，但结果给了科学家们新的希望。“这篇论文标志着一项重大成就，”Zepf说，他不是该报告的作者。
尽管如此，结果还处于早期阶段，“基本上是在学走路，然后才学跑步，”Moody谨慎地说道。接下来，NIF的科学家们将尝试使用其他激光装置来重复这个实验。如果他们能做到这一点，他们就知道他们可以将磁场添加到各种发射中。
在这个模糊的物理学领域，这本身不足以解决聚变的所有问题。即使NIF实现了点火，接下来的就是第二阶段：能够产生比输入能量显著更多的能量，物理学家称之为“增益”。特别是对于NIF这样尺寸有限的激光器来说，Zepf说，这是一个更艰巨的挑战。
尽管如此，整个聚变界的目光将聚焦于此。Zepf说，NIF的结果可以教会世界各地类似的设施如何最大限度地发挥他们的激光发射。
实现足够高的增益是更遥远阶段的先决条件：真正将聚变能源的热量转化为可行的发电厂设计。这对于粒子物理学家来说还有另一个步骤——而且这是一个聚变界已经在努力的项目。
