美國能源部(DOE)普林斯頓等離子體物理實驗室的研究人員推導并證明了一些微不足道的“準對稱性”，可以加速聚變能作為安全，清潔和幾乎無限發展的發電來源。

聚變反應將等離子體形式的輕元素結合在一起，產生大量的能量，等離子體是由自由電子和原子核組成的熱的帶電狀態，原子核構成可見宇宙的99%。世界各地的科學家正在尋求在稱為托卡馬克的甜甜圈形聚變設備中重現該過程，該設備將等離子體加熱到百萬度的溫度，并將其限制在線圈產生的對稱磁場中，以產生聚變反應。

關鍵問題

這些努力的關鍵問題是保持在托卡馬克中旋轉的甜甜圈形等離子體的快速旋轉。但是，由于磁場線圈未對準而引起的較小的磁場畸變或波動會減慢等離子體的運動，使其更加不穩定。線圈未對準和由此產生的磁場波動很小，在磁場的10,000個部分中僅為1個，但是它們會產生很大的影響。

在未來的托卡馬克上保持穩定，如國際熱核實驗堆(ITER)，這是在法國興建的國際設施，用以證明聚變能的可行性，對于收集產生的能量至關重要。最小化磁場波動影響的一種方法是添加額外的磁體，以抵消或治愈磁場誤差的影響。但是，磁場紋波永遠無法完全消除，到目前為止，還沒有最佳的方法來減輕其影響。

新發現的方法要求通過消除沿其行進路徑的磁場誤差來欺騙旋轉的等離子體粒子。PPPL物理學家樸鐘圭(Jong-Kyu Park)說：“在保持穩定性的同時保持旋轉的一種方法是改變磁場的形狀，以使粒子被誤認為它們不在波動的磁場中運動。”紙在物理評論快報(PRL)，其提出了一種解決方案。帕克說：“我們需要使等離子體內部的3D場準對稱，以使粒子表現出良好的行為，好像它們不受這些場的影響一樣。”

擬對稱

準對稱性是物理學家研究扭曲磁場限制系統(稱為恒星器)引入的一種磁場對稱形式，可以用來最小化托卡馬克中3D場的負面影響。這樣的最小化可以通過增強等離子體的旋轉流來改善等離子體的能量限制和穩定性。

PPPL物理學家Raffi Nazikian說：“如果您可以修改這些3D場以減少粒子偏離其起點的趨勢，那么我們就可以保持自然的等離子體旋轉以及粒子和熱量的約束。”的紙。

Park和同事已經證明了使用準對稱性可以使托卡馬克中的誤差場波動大體上無害。對位于圣地亞哥的通用原子(GA)的DIII-D國家融合設施和位于韓國的韓國超導托卡馬克高級研究(KSTAR)設施進行的測試顯示出了積極的結果。該論文稱，該過程“為聚變燃燒等離子體中的綜合誤差場優化提供了可靠的途徑”。

盡管這種優化至關重要，但科學家通常使用磁場波動來應對其他問題。例如，在DIII-D上，研究人員使用特殊的線圈來減少或消除邊緣局部模式(ELM)，這是一種爆炸??性的熱沖擊，會損壞托卡馬克的內部。

重要例子

此類情況是很好地利用紋波的最重要例子，新發現標志著在處理不良紋波方面的突破。該論文的共同作者，DIII-D物理學家，現為哥倫比亞大學副教授。Paz-Soldan說：“這個框架肯定會成為這些領域未來控制策略發展的基礎。”

科學家們還積極追求準對稱性的概念，以優化與3D場本質相關的恒星融合技術的設計。該概念已證明在最小化恒星器中的熱量和顆粒損失方面取得了成功，這是使用一系列復雜的扭絞線圈(在棒棒糖上像條帶一樣螺旋形纏繞以產生磁場)形成的圓棒狀設備的長期存在的問題。

恒星的工作說明了準對稱在融合研究中的廣泛應用。帕克說，下一步將是將該概念應用于國際熱核實驗堆，“以便我們能夠做得更好，以糾正該托卡馬克中的錯誤字段。”