2023 Natur Tio personer ute: Laser Fusion Ignition Kvinnliga forskare på listan!

Idag tillkännagav den internationella toppvetenskapliga tidskriften "Nature" (Nature) 2023 års årliga lista över topp tio vetenskapliga figurer (Nature's 10) - den här listan är utformad för att välja ut 10 i år som alla stora vetenskapliga händelser har en plats i karaktärerna, dess auktoritet och Dessa uppgifter har lett till en rad fantastiska upptäckter och framsteg.
Förutom de rubriker som griper nyheten att ChatGPT har valts ut till en av Naturens 10 bästa människor, är det värt att notera att en kvinnlig vetenskapsman med en stark koppling till laserindustrin också har hamnat på listan. Hon är - laserfusion "tändning" - Annie Kritcher (Annie Kritcher).
Annie Kritcher, fysiker och chefsdesigner för US National Ignition Facility, säger att fusion inte är en fråga om "om", utan "när". Hon hoppas att lasrar kommer att spela en roll: "Jag vill gärna vara med."
Det centrala skälet som ges till Annie Kritcher i Natures 10-lista är att fysikern hjälpte NIF att producera kärnreaktioner som en gång bara setts i vätebomber och stjärnor. "Denna fysiker hjälpte till att realisera den första energivinsten."
Här är mer om henne från Natures lista:
Fysikern Annie Kritcher går in i år 2023 med en våg av optimism.
För några veckor sedan hjälpte hon det amerikanska energidepartementets National Ignition Facility (NIF) att uppnå ett mål som laboratorier runt om i världen har misslyckats med i årtionden: pressa samman atomer så hårt att de genomgår kärnfusion, vilket producerar mer energi än reaktionen förbrukar.
Men efter att ha nått denna experimentella milstolpe, känd som "tändning", var trycket på att göra det igen.
National Ignition Facility (NIF) på 3,5 miljarder dollar vid Lawrence Livermore National Laboratory i Kalifornien designades ursprungligen för att stärka kärnvapenvetenskapen. Dess framsteg kan också bidra till att utveckla kärnfusion till en säker, ren och praktiskt taget obegränsad energikälla, och NIF:s framgångsrika experiment förra året överraskade många. Experimentet med "tändning" låg ett decennium efter schemat, och vissa började oroa sig för att målet helt enkelt var utom räckhåll. Som huvuddesigner för det huvudsakliga fusionsexperimentet, gav Kritcher och hennes team omedelbart ut för att bevisa att NIF på ett tillförlitligt sätt kunde uppnå tändning.
Forskning med hög insats är ofta svår att göra utan upp- och nedgångar: laget gjorde sitt första upprepade försök i juni, med dåliga resultat. "Det kan bli galet och jag blir stressad." sa Kritcher.
Nåväl, vid nästa försök lyckades de. Den 30 juli levererade anläggningens 192-strålelaser 2,05 megajoule energi till frusna partiklar av väteisotoperna deuterium och tritium suspenderade i en guldcylinder. Den resulterande implosionen fick isotoperna att frigöra energi när de smälte samman till helium, vilket producerade temperaturer sex gånger varmare än solens kärna. Dessa reaktioner producerade rekordhöga 3,88 megajoule fusionsenergi.
Andra faciliteter behövs för att producera tillräckligt med fusionsenergi under en längre tidsperiod, framför allt tokamak-reaktorer, som använder kraftfulla magnetfält för att begränsa fusionsreaktioner. Denna teknik utvecklades av ITER-projektet på 22 miljarder dollar, ett internationellt samarbete. Men fram till NIF:s prestation hade inget laboratorium någonsin producerat en fusionsreaktion med en kapacitet som översteg dess förbrukning (dvs. en "nettovinst").
Kritcher och hennes team följde upp sin framgång i juli med ytterligare två tändningsförsök i oktober, och lyckades med fyra av sex försök. De förbereder sig för högre "nettovinst"-kapacitet nästa år. I processen har NIF-forskare öppnat dörren för forskning och hjälpt till att underblåsa en våg av optimism om framtiden för fusionsenergi.
NIF är designat för att hjälpa statliga forskare att säkerställa säkerheten och tillförlitligheten hos den amerikanska kärnvapenarsenalen utan att behöva testexplosioner, men det var inte det som först drog Kritcher till labbet. hon började forska om fusionsenergi under en sommarpraktik på Livermore 2004, och siktet snabbt in på NIF som en av de få platser på jorden där fusionsreaktioner studeras, innan hon påbörjade sina forskarstudier. en av få platser på planeten för att studera fusionsreaktioner.
Hon började på NIF 2012 och blev ledande designer 2016. Sedan dess har hon lett ett team som analyserar experimentella data och använder datormodeller för att designa experiment som syftar till att uppnå och öka fusionsutbyten genom att justera parametrar som storlek och konfiguration av mål och energin och timingen för olika laserstrålar. När hennes team har slutfört designen tar labbets experimentteam över avfyrningen av lasrarna och samlar in data.
Roger Falcone, fysiker vid University of California, Berkeley, säger: "Anne är en utmärkt student som ägnar sig åt sitt arbete." Han började arbeta med Kritcher när hon var doktorand och fortsatte genom sitt tidiga arbete på NIF. Under den tiden, sa han, visade hon sin skicklighet i att designa laserexperiment utformade för att testa hur material beter sig när de komprimeras till extrema temperaturer och tryck.
Dessa färdigheter satte Kritcher i hjärtat av fusionsprogrammet 2016. Då hade energiutbyten från fusionsexperiment stagnerat, och NIF:s chefsforskare Omar Hurricane ville bana ett nytt spår. Och Kritcher klev fram med idéer som Hurricane säger, "Hon var all in." Därifrån blev hon en av huvuddesignerna för NIF.
Kritcher och hennes team tillbringade de närmaste åren med att analysera data och göra designjusteringar av resultaten av NIF:s stora experiment. Förutom att göra olika ändringar av målet kunde de utnyttja förbättringarna för att öka den totala tillgängliga laserenergin. Som ett resultat uppnådde de framgångsrikt fusion med ökande regelbundenhet.
Med ett formellt tändmål på plats började Kritcher arbeta på en ny serie experiment som syftade till att öka utbytet igen genom att mata in mer laserenergi i en tjockare målkapsel. Detta kan representera ytterligare ett steg framåt i NIF:s mål att nå avkastning på tiotals terajoule och längre.
I det långa loppet tror hon att anläggningen med vissa uppgraderingar kommer att kunna uppfylla sina mål och öka utbytet med en storleksordning, vilket gör det möjligt för forskare att börja arbeta på en prototyp av laserfusionsenergireaktor. Det är inte en fråga om "om" fusionsenergi kommer, sa hon, utan "när", och hon hoppas att lasern kommer att fungera.
"Jag tror att det är en stor möjlighet", sa hon, "och jag skulle älska att vara med."