2023 Nature Ten People Out: Laser Fusion Ignition นักวิทยาศาสตร์หญิงอยู่ในรายชื่อ!

วันนี้ วารสารวิทยาศาสตร์ชั้นนำระดับนานาชาติ "เนเจอร์" (Nature) ประกาศรายชื่อบุคคลสำคัญทางวิทยาศาสตร์ 10 อันดับแรกประจำปี 2023 (Nature's 10) โดยรายการนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อเลือก 10 คนในปีนี้ เหตุการณ์สำคัญทางวิทยาศาสตร์ทั้งหมดจะมีตำแหน่งเป็นตัวละคร อำนาจและงานเหล่านี้นำไปสู่การค้นพบและความก้าวหน้าที่น่าทึ่งมากมาย
นอกจากข่าวพาดหัวข่าวที่ ChatGPT ได้รับเลือกให้เป็นหนึ่งใน 10 บุคคลแห่งปีของ Nature แล้ว ยังน่าสังเกตว่านักวิทยาศาสตร์หญิงที่มีความเกี่ยวข้องอย่างแน่นแฟ้นกับอุตสาหกรรมเลเซอร์ก็ติดอันดับเช่นกัน เธอคือ - เลเซอร์ฟิวชั่น "จุดประกาย" - Annie Kritcher (Annie Kritcher)
แอนนี่ คริตเชอร์ นักฟิสิกส์และหัวหน้าผู้ออกแบบโรงงานจุดระเบิดแห่งชาติของสหรัฐฯ กล่าวว่าฟิวชั่นไม่ใช่คำถามว่า "ถ้า" แต่เป็น "เมื่อใด" เธอหวังว่าเลเซอร์จะมีบทบาท: "ฉันอยากจะมีส่วนร่วม"
เหตุผลหลักที่ Annie Kritcher มอบให้ในรายชื่อ 10 ประการของ Nature ก็คือ นักฟิสิกส์คนนี้ช่วยให้ NIF สร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ซึ่งครั้งหนึ่งเคยเห็นเฉพาะในระเบิดไฮโดรเจนและดวงดาวเท่านั้น "นักฟิสิกส์คนนี้ช่วยให้ทราบถึงพลังงานที่ได้รับครั้งแรก"
ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเธอจากรายการของธรรมชาติ:
นักฟิสิกส์ Annie Kritcher เข้าสู่ปี 2023 ด้วยการมองโลกในแง่ดีอย่างล้นหลาม
เมื่อไม่กี่สัปดาห์ก่อน เธอช่วยให้ National Ignition Facility (NIF) ของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ บรรลุเป้าหมายที่ห้องปฏิบัติการต่างๆ ทั่วโลกไม่สามารถเข้าถึงได้มานานหลายทศวรรษ นั่นคือ กดอะตอมเข้าด้วยกันแน่นจนเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งผลิตพลังงานได้มากกว่า ปฏิกิริยากินไป
อย่างไรก็ตาม หลังจากบรรลุเป้าหมายการทดลองที่เรียกว่า "การจุดระเบิด" ก็มีแรงกดดันให้ทำใหม่อีกครั้ง
อุปกรณ์จุดระเบิดแห่งชาติ (NIF) มูลค่า 3.5 พันล้านดอลลาร์ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์ลิเวอร์มอร์ในแคลิฟอร์เนีย เดิมทีได้รับการออกแบบมาเพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับวิทยาศาสตร์ด้านอาวุธนิวเคลียร์ ความคืบหน้ายังสามารถช่วยพัฒนานิวเคลียร์ฟิวชันให้กลายเป็นแหล่งพลังงานที่ปลอดภัย สะอาด และแทบไม่มีขีดจำกัด และการทดลองที่ประสบความสำเร็จของ NIF ในปีที่แล้วทำให้หลายคนประหลาดใจ การทดลอง "การจุดระเบิด" ล่าช้ากว่ากำหนดถึงสิบปี และบางคนเริ่มกังวลว่าเป้าหมายนั้นอยู่ไกลเกินเอื้อม ในฐานะหัวหน้าผู้ออกแบบการทดลองฟิวชันหลัก คริตเชอร์และทีมงานของเธอออกเดินทางทันทีเพื่อพิสูจน์ว่า NIF สามารถจุดระเบิดได้อย่างน่าเชื่อถือ
การวิจัยที่มีเดิมพันสูงมักจะทำได้ยากโดยไม่ต้องขึ้นๆ ลงๆ ทีมงานได้พยายามทำซ้ำครั้งแรกในเดือนมิถุนายน แต่ได้ผลไม่ดี “มันอาจจะบ้าไปแล้วฉันก็เครียด” คริตเชอร์กล่าวว่า
ในความพยายามครั้งถัดไป พวกเขาก็ทำสำเร็จ ในวันที่ 30 กรกฎาคม ลำแสงเลเซอร์ 192- ของโรงงานส่งพลังงาน 2.05 เมกะจูลไปยังอนุภาคแช่แข็งของดิวเทอเรียมไอโซโทปไฮโดรเจนและไอโซโทปที่แขวนอยู่ในกระบอกทองคำ การระเบิดที่เกิดขึ้นทำให้ไอโซโทปปล่อยพลังงานออกมาเมื่อพวกมันหลอมรวมเป็นฮีเลียม ทำให้เกิดอุณหภูมิที่ร้อนกว่าแกนกลางของดวงอาทิตย์ถึงหกเท่า ปฏิกิริยาเหล่านี้สร้างพลังงานฟิวชันสูงสุดเป็นประวัติการณ์ที่ 3.88 เมกะจูล
สิ่งอำนวยความสะดวกอื่นๆ จำเป็นในการผลิตพลังงานฟิวชันที่เพียงพอในช่วงเวลาที่ยาวนานขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเครื่องปฏิกรณ์โทคามัก ซึ่งใช้สนามแม่เหล็กอันทรงพลังเพื่อจำกัดปฏิกิริยาฟิวชัน เทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาโดยโครงการ ITER มูลค่า 22 พันล้านดอลลาร์ซึ่งเป็นความร่วมมือระหว่างประเทศ อย่างไรก็ตาม จนกระทั่ง NIF ประสบความสำเร็จ ไม่เคยมีห้องปฏิบัติการใดที่ผลิตปฏิกิริยาฟิวชันที่มีความจุเกินปริมาณการใช้ของมัน (กล่าวคือ "กำไรสุทธิ")
คริตเชอร์และทีมของเธอติดตามความสำเร็จในเดือนกรกฎาคมด้วยการพยายามจุดไฟอีกสองครั้งในเดือนตุลาคม โดยทำได้สี่ครั้งจากหกครั้ง พวกเขากำลังเตรียมพร้อมสำหรับกำลังการผลิต "กำไรสุทธิ" ที่สูงขึ้นในปีหน้า ในกระบวนการนี้ นักวิทยาศาสตร์ของ NIF ได้เปิดประตูสู่การวิจัยและช่วยกระตุ้นคลื่นแห่งการมองโลกในแง่ดีเกี่ยวกับอนาคตของพลังงานฟิวชัน
NIF ได้รับการออกแบบมาเพื่อช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ของรัฐบาลมั่นใจในความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของคลังแสงนิวเคลียร์ของสหรัฐฯ โดยไม่ต้องทดสอบการระเบิด แต่นั่นไม่ใช่สิ่งที่ดึงดูดคริตเชอร์มาที่ห้องปฏิบัติการในตอนแรก เธอเริ่มค้นคว้าเกี่ยวกับพลังงานฟิวชันระหว่างการฝึกงานภาคฤดูร้อนที่ลิเวอร์มอร์ในปี 2004 และตั้งเป้าไปที่ NIF อย่างรวดเร็วในฐานะหนึ่งในไม่กี่แห่งในโลกที่มีการศึกษาปฏิกิริยาฟิวชัน ก่อนที่เธอจะเริ่มต้นการศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา หนึ่งในไม่กี่แห่งในโลกที่ศึกษาปฏิกิริยาฟิวชัน
เธอร่วมงานกับ NIF ในปี 2555 และกลายเป็นหัวหน้านักออกแบบในปี 2559 นับตั้งแต่นั้นมา เธอได้เป็นผู้นำทีมที่วิเคราะห์ข้อมูลการทดลอง และใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อออกแบบการทดลองที่มีเป้าหมายเพื่อให้บรรลุและเพิ่มผลผลิตฟิวชันโดยการปรับพารามิเตอร์ เช่น ขนาดและการกำหนดค่าของเป้าหมาย และพลังงานและจังหวะของลำแสงเลเซอร์ต่างๆ เมื่อทีมของเธอเสร็จสิ้นการออกแบบ ทีมทดลองของห้องปฏิบัติการจะเข้ามายิงเลเซอร์และรวบรวมข้อมูล
โรเจอร์ ฟัลโคน นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์กล่าวว่า "แอนน์เป็นนักเรียนที่ยอดเยี่ยมและอุทิศตนให้กับงานของเธอ" เขาเริ่มทำงานกับ Kritcher ตอนที่เธอยังเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาและทำงานต่อในช่วงแรกๆ ที่ NIF ในช่วงเวลานั้น เขากล่าว เธอแสดงให้เห็นถึงความกล้าหาญในการออกแบบการทดลองด้วยเลเซอร์ที่ออกแบบมาเพื่อทดสอบว่าวัสดุมีพฤติกรรมอย่างไรเมื่อถูกบีบอัดจนถึงอุณหภูมิและแรงกดดันที่รุนแรง
ทักษะเหล่านั้นทำให้ Kritcher เป็นหัวใจสำคัญของโครงการฟิวชั่นในปี 2016 ในขณะนั้น พลังงานที่ได้จากการทดลองฟิวชันได้หยุดนิ่ง และ Omar Hurricane หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของ NIF ต้องการที่จะจุดประกายเส้นทางใหม่ และคริตเชอร์ก้าวไปข้างหน้าพร้อมกับไอเดียที่เฮอริเคนบอกว่า "เธอเต็มที่แล้ว" จากนั้นเธอก็กลายเป็นหนึ่งในหัวหน้านักออกแบบของ NIF
Kritcher และทีมงานของเธอใช้เวลาสองสามปีถัดไปในการวิเคราะห์ข้อมูลและทำการปรับเปลี่ยนการออกแบบให้เข้ากับผลการทดลองหลักของ NIF นอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงเป้าหมายต่างๆ แล้ว พวกเขายังสามารถใช้การปรับปรุงเพื่อเพิ่มพลังงานเลเซอร์โดยรวมที่มีอยู่ได้ เป็นผลให้พวกเขาประสบความสำเร็จในการหลอมรวมด้วยความสม่ำเสมอที่เพิ่มขึ้น
ด้วยเป้าหมายการจุดระเบิดอย่างเป็นทางการ Kritcher เริ่มทำงานในการทดลองชุดใหม่โดยมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มผลผลิตอีกครั้งโดยการป้อนพลังงานเลเซอร์มากขึ้นเข้าไปในแคปซูลเป้าหมายที่หนาขึ้น นี่อาจแสดงถึงก้าวไปอีกขั้นในเป้าหมายของ NIF ในการบรรลุผลตอบแทนในระดับหลายสิบเทระจูลและหลังจากนั้น
ในระยะยาว เธอเชื่อว่าด้วยการอัพเกรดบางอย่าง โรงงานแห่งนี้จะสามารถบรรลุเป้าหมายและเพิ่มผลผลิตตามลำดับความสำคัญ ซึ่งจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เริ่มทำงานกับเครื่องปฏิกรณ์เลเซอร์ฟิวชันต้นแบบได้ เธอกล่าวไม่ใช่คำถามว่าพลังงานฟิวชัน "ถ้า" จะมา แต่ถามว่า "เมื่อใด" และเธอหวังว่าเลเซอร์จะทำงาน
“ฉันคิดว่ามันมีความเป็นไปได้มาก” เธอกล่าว “และฉันก็อยากจะมีส่วนร่วมด้วย”