亚keV能量范围内的增强核聚变

《Nature Communications》：Enhanced nuclear fusion in the sub-keV energy regime

　　

摘要

核聚变需要克服数百千电子伏特的库仑斥力障碍，因此在亚千电子伏特能量下发生聚变的概率极低。然而在凝聚态物质中，反应核的电子结构和环境能够显著改变聚变速率。我们发现，在金属薄片中，氘-氘聚变在2千电子伏特以下会出现明显的反应产额平台期，即存在一定的、非零的最低产额值——这与低能量下预期出现的指数级衰减现象形成了鲜明对比。在所测量的最低能量下，其聚变产额相比未经屏蔽的裸核预期值高出101?倍以上。通过采用结合电化学氘加载与低能离子束轰击的双腔体实验装置，我们在钯氢化物和钛氢化物中都观察到了这一现象。这些结果揭示了固体中一种此前未被认识到的低能核反应机制，表明材料的自由度能够从根本上重新调整隧穿概率和聚变截面。