美國勞倫(lun) 斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的研究團隊成功研製出全球最亮的 X 射線源，其強度達到此前 X 射線源的兩(liang) 倍。這一突破性成果有望推動核聚變能源研究等關(guan) 鍵領域的發展。

為(wei) 實現這一目標，研究團隊結合了兩(liang) 項強大的工具：國家點火裝置（NIF）激光器和超輕金屬泡沫。NIF 激光器是全球能量最高的激光器之一，能夠發射出極高強度的光脈衝(chong) 。而金屬泡沫則是一種具有海綿狀結構的多孔材料，其輕質特性使其在實驗中表現出獨特優(you) 勢。

據IT之家了解，研究團隊選擇銀作為(wei) 製作金屬泡沫的材料，因為(wei) 金屬產(chan) 生的 X 射線能量與(yu) 其原子序數相關(guan) 。團隊在新聞稿中解釋道：“我們(men) 選擇銀是因為(wei) 需要產(chan) 生能量超過 2 萬(wan) 電子伏特的 X 射線。”此外，泡沫的結構在實驗中也起到了關(guan) 鍵作用。團隊使用模具和銀納米線製造了直徑為(wei) 4 毫米的圓柱形靶材。

與(yu) 普通金屬不同，當 NIF 激光照射到金屬泡沫時，其多孔結構使得激光能夠更深入地穿透材料，從(cong) 而加熱更大體(ti) 積的物質。LLNL 科學家傑夫・科爾文表示：“我們(men) 製造的銀泡沫密度約為(wei) 固體(ti) 密度的 1/1000，僅(jin) 略高於(yu) 空氣密度。在這種泡沫中，NIF 激光加熱的材料體(ti) 積更大，且熱量傳(chuan) 播速度遠快於(yu) 固體(ti) 材料。”新聞稿補充稱，整個(ge) 泡沫圓柱體(ti) 在約 15 億(yi) 分之一秒內(nei) 被加熱。這種快速且廣泛的加熱過程正是產(chan) 生超高亮度 X 射線的關(guan) 鍵。

研究團隊還通過調整泡沫密度進行了進一步實驗，以確定最大化能量輸出的最佳結構。

這一新型 X 射線源在科學探索中展現出巨大潛力，其高亮度和高能量特性特別適用於(yu) 對極其致密的物質（如慣性約束聚變實驗中產(chan) 生的等離子體(ti) ）進行成像和分析。慣性約束聚變是一種利用強大的激光加熱並壓縮小燃料球的過程，有望成為(wei) 一種清潔且豐(feng) 富的能源。

此外，研究還意外揭示了等離子體(ti) 的物理特性。與(yu) 許多模型假設的熱平衡狀態不同，科學家觀察到這些高能高溫金屬等離子體(ti) 顯著偏離了這一狀態。這表明等離子體(ti) 中的電子、離子和光子並未達到統一溫度。科爾文總結道：“這一發現意味著我們(men) 需要重新思考熱傳(chuan) 輸的假設，以及如何計算這些特定金屬等離子體(ti) 中的熱量傳(chuan) 輸。”

這一突破不僅(jin) 在等離子體(ti) 物理學領域具有重要意義(yi) ，還可能為(wei) 慣性約束聚變開發更精確的模型提供新思路，從(cong) 而推動清潔能源技術的發展。