Malaysian Buzz

(SeaPRwire) –   Kurang daripada jam 1 pagi pada 5 Disember 2022, Dave Schlossberg, seorang ahli fizik eksperimen di (NIF), telah dibangunkan oleh panggilan telefon. Satu uji kaji menggunakan laser besar NIF telah dijadualkan berlaku pada malam itu. Beliau telah memberitahu Alex Zylstra, salah seorang ahli fizik dalam pasukannya, untuk memanggilnya “jika sebarang perkara menarik berlaku.” Kini Zylstra sedang melihat data yang tidak pernah dicatatkan oleh kemudahan itu sebelum ini. Data itu kelihatan menunjukkan bahawa para saintis telah mencapai langkah penting dalam usaha berdekad-dekad untuk meniru sumber tenaga yang menjana matahari. Schlossberg mengangkat telefon. “Saya fikir sesuatu perkara menarik berlaku,” kata Zylstra.

Para penyelidik di kemudahan ini di Livermore, Calif., telah menghabiskan lebih 13 tahun cuba dan gagal untuk mencapai penyalaan pelakuran, yang bermakna tindak balas mengeluarkan lebih tenaga daripada saintis memasukkan. Beberapa pemerhati pakar fikir ia tidak akan berjaya. Tetapi, di situ, dalam pangkalan data eksperimen NIF adalah bukti. Pada 1:03:50 pagi, 192 pancaran laser kuasa NIF telah menyepuh 2.05 megajoule (MJ) tenaga ke atas silinder emas kecil, yang menukarkan sinaran ultraungu itu kepada sinar-X kuat yang melingkupi kapsul berlian berbentuk biji sawi yang mengandungi dua isotop hidrogen, deuterium dan tritium. Bagi seketika yang sangat singkat, dalamnya kapsul itu runtuh kepada 100 kali ketumpatan plumbum, memaksa atom-atom hidrogen untuk melakur menjadi helium dan menukarkan sebahagian kecil jisim kepada tenaga yang amat besar. Kira-kira 70 trillion bahagian saat kemudian, kapsul itu meletup, melepaskan 3.15 MJ tenaga, bersamaan dengan tiga batang dinamit.

Keputusan itu adalah keajaiban sains, pencapaian yang para penyelidik telah berharap untuk dicipta di makmal sejak saintis mula membincangkan idea menggunakan pelakuran nuklear dikawal untuk menghasilkan elektrik pada 1950-an. Idea itu—untuk meniru tindak balas yang menjana bintang dengan menghempas atom-atom hidrogen bersama-sama untuk membentuk helium—boleh secara teorinya menyediakan hampir tenaga tak terhad, bebas pelepasan dengan tiada risiko keselamatan atau masalah pelupusan sisa seperti reaktor fisi nuklear. Tetapi dalam amalan, membuktikan proses sedemikian di makmal telah mengelakkan para saintis dan jurutera selama berdekad-dekad.

Sejak ia dibuka pada 2009, NIF telah mengikuti satu pendekatan ke cabaran itu: memaksa atom-atom itu bersatu dengan mengenakan pancaran laser kuat ke atasnya dengan matlamat mencapai penyalaan, seperti disiratkan dalam nama kemudahan itu, satu langkah penting jika teknologi itu pernah akan digunakan sebagai sumber tenaga bersih. Kini, setelah lima belas tahun, harapan telah diperbaharui bahawa impian itu mungkin suatu hari nanti akan direalisasikan.

Tetapi walaupun dalam tengah sambutan, tekanan meningkat di NIF untuk dengan segera mengulangi keputusan itu untuk membuktikan bahawa eksperimen memecahkan itu bukanlah kebetulan, dan kemudian untuk mendorong hasil pelakuran tenaga yang lebih tinggi lagi. TIME telah mengikuti saintis NIF sepanjang tahun lepas—satu ujian kesukaran dan kebanggaan, kemurungan dan euforia, satu kesaksian kepada kecerdikan dan keazaman para penyelidik, dan peranan unik institusi dibiayai kerajaan dalam menggerakkan usaha sains sukar.

Tetapi walaupun dalam tengah sambutan, tekanan meningkat di NIF untuk dengan segera mengulangi keputusan itu untuk membuktikan bahawa eksperimen memecahkan itu bukanlah kebetulan, dan kemudian untuk mendorong hasil pelakuran tenaga yang lebih tinggi lagi. TIME telah mengikuti saintis NIF sepanjang tahun lepas—satu ujian kesukaran dan kebanggaan, kemurungan dan euforia, satu kesaksian kepada kecerdikan dan keazaman para penyelidik, dan peranan unik institusi dibiayai kerajaan dalam menggerakkan usaha sains sukar. Ia juga satu peringatan akan cabaran besar dan menakutkan yang masih belum selesai: menukarkan kemajuan baru-baru ini kepada sumber tenaga bersih yang boleh membantu membalikkan pemanasan global manusia sementara masih ada masa.

---

Annie Kritcher seringkali terjaga pada tengah malam dengan idea-idea baru untuk dimasukkan ke dalam simulasinya. “Suamiku akan menggambarkannya sebagai obsesif,” kata Kritcher. “Kadang-kadang saya akan bermain dengan anak-anak saya, dan kemudian saya sedar saya sebenarnya tidak bermain bersama mereka. Mereka akan kata ‘Ibu, anda hanya berdiri di situ.’ Saya sedang berbicara dalam fikiran saya tentang simulasi.”

Sebagai seorang pakar fizik rekaan, tugasnya ialah menggunakan model komputer untuk meramalkan apa penyesuaian dalam panjang gelombang dan kuasa pancaran laser, penyesuaian terhadap kapsul bahan api dan hohlraum emas sekelilingnya, dan berjuta-juta perubahan kemungkinan lain yang mungkin memaksa atom-atom hidrogen bersatu dengan tepat untuk menghasilkan tindak balas pelakuran.

Kritcher telah mereka satu uji kaji Ogos 2021 NIF yang menghasilkan rekod 1.3MJ tenaga pelakuran menggunakan 1.9 MJ tenaga input laser—satu kejayaan yang berkat penyesuaian termasuk memindahkan lebih tenaga input ke bahagian lewat tembakan laser. Keputusan itu meletakkan saintis NIF di ambang penyalaan. Selepas itu, kemudahan itu memulakan persiapan untuk eksperimen yang akan mendorong laser tua ke aras tenaga yang lebih tinggi lagi. Laser itu direka untuk mengeluarkan 1.8MJ, dan juruteknik telah berjaya mendapatkannya ke 1.9MJ. Kini, dengan menambah lebih panel kaca khas yang digunakan di NIF untuk mengukuhkan tenaga laser, mereka percaya mereka boleh menaikkan pancaran itu ke 2.05MJ. Itu mungkin kedengaran remeh. Tetapi apabila tenaga input dalam uji kaji pelakuran meningkat, cenderung tenaga output meningkat secara eksponen. Lebih 0.15MJ tenaga laser, para penyelidik fikir, mungkin cukup untuk memecah halangan penyalaan.

Kritcher merangka satu rancangan untuk menggunakan tenaga laser tambahan itu, terutamanya dengan meningkatkan ketebalan kapsul sasaran. Satu uji kaji September gagal—bahan api telah runtuh dalam bentuk telur mata, dengan hanya 1.19 MJ hasil tenaga. Kesilapan “makanan sarapan” sedemikian, seperti Kritcher panggilnya, ialah fakta kehidupan di NIF: idealnya, laser akan memampatkan bahan api pelakuran ke bentuk sfera seragam, yang mengenakan tekanan maksimum untuk memaksa atom-atom hidrogen bersatu, tetapi kadang-kadang anda mendapat runtuhan dalam bentuk telur mata, sosej, dan cengkerang beruang, yang menghasilkan kurang tenaga. Pasukan membuat beberapa penyesuaian kepada laser, termasuk menyesuaikan panjang gelombang mereka. Kemudian, pada waktu pagi awal 5 Disember 2022, mereka cuba sekali lagi—dan berjaya.

Kritcher berkata dia menangis apabila mendapat berita itu. “Saya berada dalam keadaan statik kegembiraan yang beku. Saya mempunyai senyuman kekal selama seminggu.”

Ini adalah perjalanan panjang dan sukar untuk mencapai keputusan sedemikian; pada 2013 ia adalah pencapaian besar untuk mendapatkan 14 kilojoule daripada tindak balas, kurang daripada 0.5% tenaga dibebaskan pada Disember lepas. “Ia agak tidak nyata,” kata Art Pak, salah seorang saintis dalam projek itu, “menyedari bahawa sesuatu yang anda telah bekerja selama satu dekad, sesuatu yang orang telah bekerja selama 60 tahun, kini ada.”

Tetapi sains bukanlah tentang melakukan sesuatu sekali sahaja. Untuk menunjukkan anda benar-benar memahami fenomena, anda perlu dapat mengulanginya berulang kali. Tetapi cubaan berikutnya untuk mencapai penyalaan terus gagal. Satu kesukaran yang dihadapi NIF ialah memenuhi kapsul berlian sasaran eksperimen yang amat kecil dengan atom-atom deuterium dan tritium, yang memerlukan penggunaan tiub kurang daripada seratus bahagian kecil dari lebar rambut manusia. Jika isotop hidrogen bocor dalam perjalanan ke sasaran, hasil tenaga akan jatuh.