เป็นเวลากว่าครึ่งศตวรรษแล้ว ที่นักวิจัยทั่วโลกได้พยายามที่จะบรรลุผลจากการจุดระเบิดด้วยการหลอมรวมในห้องปฏิบัติการ ซึ่งเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ของศตวรรษที่ 21 กลุ่ม High-Energy-Density Physics (HEDP) ที่ Plasma Science and Fusion Center ของ MIT ได้มุ่งเน้นไปที่แนวทางที่เรียกว่า Inertial Convenement fusion (ICF) ซึ่งใช้เลเซอร์เพื่อระเบิดเม็ดเชื้อเพลิงในการแสวงหาการจุดไฟ กลุ่มนี้ รวมทั้งนักศึกษา MIT ทั้งในอดีตและปัจจุบันเก้าคน มีความสำคัญต่อการทดลองจุดระเบิดของ ICF ในอดีตที่ดำเนินการในปี 2564 ผลลัพธ์ถูกตีพิมพ์ในวันครบรอบความสำเร็จนั้น
เมื่อวันที่ 8 สิงหาคม พ.ศ. 2564 นักวิจัยจาก National Ignition Facility (NIF) ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Livermore (LLNL) ใช้ลำแสงเลเซอร์ 192 ลำเพื่อให้แสงสว่างภายในกระบอกสูบทองคำขนาดเล็กที่ห่อหุ้มแคปซูลทรงกลมที่เต็มไปด้วยเชื้อเพลิงดิวเทอเรียม-ทริเทียม ภารกิจในการผลิตพลังงานฟิวชั่นที่สำคัญ แม้ว่านักวิจัยได้ปฏิบัติตามกระบวนการนี้หลายครั้งก่อนหน้านี้ โดยใช้พารามิเตอร์ที่แตกต่างกัน แต่คราวนี้การระเบิดที่ตามมาทำให้เกิดการหลอมรวมในอดีตที่ 1.37 เมกะจูล ซึ่งวัดโดยชุดการวินิจฉัยนิวตรอน ซึ่งรวมถึงเครื่องสเปกโตรมิเตอร์การหดตัวด้วยแม่เหล็ก (MRS) ที่พัฒนาโดย MIT และวิเคราะห์ ผลลัพธ์นี้เผยแพร่ในPhysical Review Lettersเมื่อวันที่ 8 ส.ค. ซึ่งเป็นวันครบรอบ 1 ปีของการพัฒนาครั้งสำคัญ ซึ่งแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการทดลองฟิวชั่นควบคุมครั้งแรกได้มาถึงจุดติดไฟแล้ว
พลาสม่าจะจุดไฟเมื่อพลังงานความร้อนจากฟิวชันภายในสูงพอที่จะเอาชนะกระบวนการทางกายภาพที่ทำให้พลาสมาฟิวชันเย็นลง ทำให้เกิดลูปป้อนกลับทางอุณหพลศาสตร์เชิงบวกที่เพิ่มอุณหภูมิพลาสมาอย่างรวดเร็ว ในกรณีของ ICF การจุดระเบิดคือสถานะที่พลาสมาหลอมรวมสามารถเริ่มต้น “การแพร่กระจายการเผาเชื้อเพลิง” ไปยังเชื้อเพลิงที่หนาแน่นและเย็นจัดโดยรอบ ทำให้มีโอกาสได้รับพลังงานฟิวชั่นสูง
Johan Frenjeหัวหน้าแผนก HEDP กล่าวว่า “ผลลัพธ์ทางประวัติศาสตร์นี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเกณฑ์การจุดระเบิดนั้นเป็นแนวคิดที่แท้จริง โดยมีการคำนวณทางทฤษฎีที่คาดการณ์ไว้เป็นอย่างดี และพลาสมาฟิวชั่นสามารถจุดไฟในห้องปฏิบัติการได้
แผนก HEDP มีส่วนสนับสนุนความสำเร็จของโครงการจุดระเบิดที่ NIF มานานกว่าทศวรรษโดยการจัดหาและใช้การวินิจฉัยหลายสิบครั้ง ซึ่งดำเนินการโดยนักศึกษาปริญญาเอกและเจ้าหน้าที่ของ MIT ซึ่งมีความสำคัญต่อการประเมินประสิทธิภาพของการระเบิด ผู้เขียนร่วมหลายร้อยคนในรายงานฉบับนี้ยืนยันถึงความพยายามในการทำงานร่วมกันซึ่งนำไปสู่ความสำเร็จครั้งสำคัญนี้ ผู้ร่วมให้ข้อมูลของ MIT รวมถึงผู้เขียนร่วมของนักเรียนเพียงคนเดียว
“นักเรียนมีหน้าที่รับผิดชอบในการดำเนินการและใช้การวินิจฉัยเพื่อให้ได้ข้อมูลที่สำคัญสำหรับโปรแกรม ICF ที่ NIF Frenje กล่าว “ความรับผิดชอบในการดำเนินการวินิจฉัยที่ NIF ทำให้พวกเขามีส่วนร่วมในการสนทนาทางวิทยาศาสตร์อย่างแข็งขัน ดังนั้นจึงได้สัมผัสกับวิทยาศาสตร์ล้ำสมัยโดยตรง”
นักศึกษาที่เกี่ยวข้องจากภาควิชาฟิสิกส์ของ MIT ได้แก่ Neel Kabadi, Graeme Sutcliffe, Tim Johnson, Jacob Pearcy และ Ben Reichelt; นักศึกษาจากภาควิชาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมนิวเคลียร์ ได้แก่ Brandon Lahmann, Patrick Adrian และ Justin Kunimune
นอกจากนี้ อดีตนักศึกษา Alex Zylstra PhD ’15 ซึ่งปัจจุบันเป็นนักฟิสิกส์ที่ LLNL เป็นผู้นำในการทดลองของการทดลองระเบิดบันทึกนี้
