【菜科解读】

　　太阳活动是太阳大气层里一切活动现象的总称。

主要有太阳黑子、光斑、谱斑、耀斑、日珥和日冕瞬变事件等。

由太阳大气中的电磁过程引起。

时烈时弱，平均以11年为周期。

处于活动剧烈期的太阳（称为“扰动太阳”)辐射出大量紫外线、x射线、粒子流和强射电波，因而往往引起地球上极光、磁暴和电离层扰动等现象。

　　诞生于 46 亿年前的太阳，比地球形成还要早 5000 万年。

想从地球上寻找与太阳早期活动有关的线索，是很不容易的。

不过自然天文学的一项新研究称，一块被困在陨石中的古老蓝色晶体，可以为我们揭示早期太阳的样子。

研究作者，芝加哥大学教授、兼菲尔德博物馆策展人 Philipp Heck 表示：“太阳早期相当活跃，喷发更多、释放出的带电粒子流也更加强烈”。

　　研究这块蓝色晶体，有助于研究人员更好地了解太阳的早期活动

　　太阳系中几乎没有任何东西足以证实太阳的早期活动，而这批来自菲尔德博物馆藏品中的矿物质陨石，资历则足够老了 —— 它们可能是太阳系中形成的第一批矿物。

　　Heck 与同事们研究的矿物质，是一种微观的冰蓝色晶体。

它被称作“铝钙石”（hibonite），成分具有化学反应的特征。

如果早期太阳在突出大量的高能粒子，那它们就会产生。

　　这些晶体形成于 45 亿年前，并保留了我们太阳系中发生的一些事件的记录。

尽管它们很小（许多都不到 100 微米），但还是保留住了年轻太阳照射产生的高挥发性‘贵族气体’。

　　在行星形成之前，太阳系只有太阳，以及周边巨大的气体、尘埃盘。

　　太阳所在的区域很是炎热，超过了 1500℃（2700℉）。

作为对比，当前离太阳最近、温度高到足以将铅融化的金星，地表也才 467℃（872℉）。

　　当圆盘冷却下来，最早的矿物开始形成，即本文介绍的蓝色铝钙石（hibonite）晶体。

论文另一合着者，同样来自芝加哥大学和菲尔德博物馆的 Andy Davis 表示：

　　这些古代陨石中较大的矿物颗粒，直径只有人类头发丝的几倍。

当我们在显微镜下观察这些颗粒时，发现 hibonite 晶体呈现出了非常漂亮的淡蓝色。

　　陨石中的一块铝钙石晶体

　　这些晶体含有钙和铝等元素。

在形成新晶体的时候，年轻的太阳继续“闪耀”，将质子和其它亚原子粒子射入太空 —— 其中一些就撞击到了蓝色的铝钙石晶体。

　　当质子撞击晶体中的钙和铝原子时，原子分裂成了更小的原子 —— 即氖（neon）和氦（helium）—— 然后就被困在晶体中，距今已有数十亿年的时间。

　　这些晶体被裹入了太空岩石，最终像其它一些陨石那样坠落到了地球， 比如 Heck、K p、Davis 等科学家研究的这批。

　　指出，研究人员早就对陨石进行过研究，可惜未找到与早期太阳活动相关的线索。

但这并不意味着它并不存在，只是当时没有足够灵敏的工具去找到它。

　　这一次，研究团队使用了瑞士独特的先进质谱仪对晶体进行了检测。

这是一种车库大小的机器，主要用于测定物体的化学成分。

　　激光附着在质朴以上，熔化了陨石中一颗微笑的铝钙石晶体，释放出了被困在其中的氖和氦，这样它们就可以被探测到了。

K p表示，他们得到了一个巨大的信号，清楚地显示了氖和氦气的存在 ——“这实在是太棒了”。

这是因为，两种元素提供了太阳早期活动的第一个确切证据。

举个例子，假设你认识某位平静的成年人，可无法相信 TA 曾是一个活泼的孩子。

但只要你进入了 TA 家的阁楼，并发现了破旧的玩具和书籍，就有了证明 TA‘曾经高能’的证据。

　　有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《自然天文学》（Nature Astronomy）期刊上。

托卡马克：人造太阳的 “磁约束熔炉”

一、名字与起源名称含义：俄语缩写，全称 “环形真空室磁线圈装置”（环形 toroidal、真空室 kamera、磁 magnit、线圈 kotushka）。

诞生：1950 年代由苏联库尔恰托夫研究所发明，1954 年建成首个装置 T-1，1968 年 T-3 装置突破关键温度，奠定主流地位。

二、核心原理：磁场 “牢笼” 困住上亿度等离子体核聚变需要1 亿℃+高温，没有任何材料能直接接触，托卡马克用磁约束解决：环形真空室：形似 “轮胎”，内部抽成真空，注入氘氚燃料（氢同位素）。

三重磁场约束环向磁场：外部环形线圈通电，产生绕真空室的 “跑道型” 磁场，防止粒子径向逃逸。

极向磁场：中心螺线管线圈（变压器初级）感应出等离子体电流（变压器次级），电流产生垂直方向磁场，约束粒子纵向运动。

螺旋磁场：两种磁场叠加，形成螺旋形磁力线，让等离子体粒子沿磁力线螺旋运动，牢牢锁在中心，不碰内壁。

加热到聚变温度欧姆加热：等离子体电流自身电阻产热（类似电炉丝）。

辅助加热：微波、中性束注入（高速氢原子束），把等离子体从千万度加热到 1 亿℃以上，满足氘氚聚变条件。

聚变反应与能量输出氘 + 氚氦 + 高能中子 +17.6MeV 能量。

带点粒子（氦核）被磁场约束，维持高温；

不带电中子穿透磁场，撞击内壁 “包层”（锂材料），动能转化为热能，加热水成蒸汽，驱动发电机发电。

副产品：氦气（无放射性），锂受中子轰击还能再生氚，形成燃料闭环。

三、关键结构真空室：环形，耐高温、防杂质污染。

磁体系统：环向线圈、中心螺线管、极向线圈，多为超导材料（如铌钛合金），降低能耗。

包层：内壁核心部件，承担能量捕获 + 氚增殖双重任务。

偏滤器：排出杂质和废热，保护真空室。

四、代表装置EAST（东方超环，中国）：世界首个全超导托卡马克，2021 年实现1.2 亿℃维持 403 秒，稳态运行全球领先。

EAST东方超环托卡马克装置ITER（国际热核聚变实验堆，法国）：全球 7 方（中、欧、美、俄、日、韩、印）共建，人类最大托卡马克，目标 2035 年首次氘氚聚变，实现输出能量 > 输入能量（Q>10）。

ITER国际热核聚变实验堆JET（欧盟）：历史最久的大型托卡马克，1997 年创下Q=0.67（输出 / 输入）纪录。

五、核心挑战稳态约束难：上亿度等离子体易失控、逃逸，需长期稳定约束（目标数千秒）。

能量增益低：目前实验Q 输出），需突破Q>10才能商业化。

材料寿命短：中子轰击、高温等离子体冲击，内壁材料易损伤。

氚自持难：氚天然稀缺，需高效增殖技术实现燃料自给。

六、优势与前景优势：燃料（氘）取自海水，储量几乎无限；

无碳排放，放射性废料极少（远低于裂变），安全性高。

前景：若 2035 年 ITER 达成目标，2050 年前后有望建成首座商业聚变电站，彻底解决人类能源危机。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳

目前，全球已有多个科研机构正在加紧实施人造黑洞项目，黑洞吞噬地球，甚至黑洞吞噬太阳的可能性，都可能通过人造黑洞模拟来加以验证。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 据了解，人造黑洞的设想最早提出于20世纪80年代，由加拿大不列颠哥伦比亚大学的威廉-昂鲁教授提出，他认为声波在流体中的表现与光在黑洞中的表现非常相似，如果使流体的速度超过声速，那么就可以在该流体中建立一个人造黑洞。

美国加州大学物理学教授史蒂夫-吉汀斯是这方面的专家，他对人造黑洞进行了认真分析，他认为：人造黑洞毁灭地球的理论纯粹是小说和电影里的虚构，真正的粒子碰撞制造出的人造黑洞不可能吞噬地球。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 粒子加速器，也被称之为大型强子对撞机(LHC)。

位于法国和瑞士交界处的世界上最大的粒子物理研究中心欧洲核子研究中心(CERN)已经开始在一个将近17英里长的圆形隧道里面建造这个被人们称之为世界最大的"黑洞工厂"的装置。

吉汀斯教授在报告中称，欧洲的科学家很快就会利用粒子加速器制造出人造黑洞。

目前欧洲核子研究中心的蒙加诺教授与吉汀斯教授的科研小组进行合作正在建设建设世界上最大的粒子加速器(对撞机)，而这个粒子加速器(大型强子对撞机)是世界上最先进的粒子研究工具，项目耗资80亿美元，历时14年之久，汇集了世界各地最著名的物理学家。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 科学家们将在实验中撞击质子，模拟宇宙大爆炸后一万亿分之一秒内的能量和条件，接着细致分析撞击产生的残骸，用以探求物质本质的线索和自然中新的力量和平衡。

吉汀斯认为，今年夏天如果人类首次制造出人造黑洞，也不会产生什么重大影响。

吉汀斯和蒙加诺两位教授在进行深入研究后得出结论：利用粒子碰撞产生的黑洞是无害的。

因为，所有的黑洞都要释放出宇宙射线，小的黑洞所释放的物质要远远多于其吸收的物质，因此，在它们吸收物质之前自己就早已瞬间蒸发了。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 事实上整个宇宙原本就是一个类似的粒子对撞机器，具有高能量的宇宙射线和粒子会经常碰撞在地球的大气表层、太阳或者是其它的白矮星和中子星的表面，每时每刻都在发生着这样的粒子碰撞。

如果这些粒子碰撞会产生危险的话，天文学家很早就会发现这一现象并对其展开研究。

其实一直以来地球就沐浴在足够可以形成黑洞的宇宙射线和粒子对撞之下，但地球一直也都没有被摧毁。

而且，几乎所有粒子加速器生成的黑洞都必须达到足够的速度才能逃脱地球的重力，即使一年生产出1000万个黑洞，也大约只能捕捉到其中的10个，让它们围绕加速器中心运转。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 而这些被捕捉到的黑洞又是如此的渺小，假设让它穿过一块相当于地球到月球距离厚度的铁块，它也不会撞倒任何东西。

它们吞噬一个质子也需要大约100小时的时间。

一个这样的黑洞吞噬100个质子大约需要花费一年的时间，因此，要吞噬1毫克地球物质就需要花费比宇宙年龄还要长的时间。

科学家表示，假如大型强子对撞机(LHC)在今年生产出了黑洞，那么它就证明了宇宙确实存在除空间和时间以外的维度。

吉汀斯承认，地球的未来以及人类的生命安全和健康都令每位科学家非常担忧。

特别是关于人造黑洞风险的争论，现在已经是一个非常具有争议的物理话题。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 特别是已经有科学家指出，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机产生黑洞的风险足以吞噬地球，或者将产生一类名为"奇异微子"(Strangelet)的粒子，将地球变成一团沉寂、收缩的"奇异物质"。

还有很多政治家担心这种人造黑洞的技术被恐怖分子利用，成为继原子弹和氢弹之后人类最具有毁灭性的武器。

但是，吉汀斯肯定的说：现代物理学无法在地球上制造出具有破坏性的黑洞。

"欧洲建立大型强子对撞机(简称LHC)，是为了揭开宇宙大爆炸之谜，而不是制造黑洞毁灭地球。

"