一組科學家成功捕捉到高解析度的影片，顯示微觀水噴射中震波的運動，揭示了一種潛在的機制，可能解決核融合工程上最大的挑戰之一。這項研究詳細描述了研究人員如何利用一種突破性的多信使成像技術，以皮秒為單位觀察物質的壓縮過程。結果提供了對慣性約束融合（Inertial Confinement Fusion, ICF）微物理現象前所未有的洞察，這是重現太陽能量於地球上的過程。伯克利實驗室加速器技術應用物理部門的研究科學家蔡海恩表示：「這是一個具有挑戰性的實驗，但結果非常豐富。」
最重要的發現來自雙視角的觀察，揭示了以往僅依賴 X 光的實驗所忽略的細節：一層薄薄的水蒸氣包圍著目標。這層蒸氣意外地充當了緩衝層，確保震波對水的壓縮是對稱的。這一發現至關重要，因為均勻的壓縮是融合的聖杯；即使是輕微的不穩定性也可能阻止融合等離子體的正常燃燒和發電。蔡海恩補充道，這些結果實際上可以幫助驗證用於 ICF 的模擬模型。我們以皮秒的步驟逐幀觀察互動，並以微米級的成像精度進行測量，這在慣性融合能量中是前所未有的精確度。
為了捕捉這些超快速事件，由密西根大學領導的團隊在伯克利實驗室激光加速器（BELLA）中心結合了兩種輻射脈衝。這包括超快速 X 光，用以捕捉震波的物理密度和結構，以及高能電子束，實時檢測電場和磁場的演變。密西根大學的教授亞歷克·托馬斯解釋道：「我們想展示由極強激光產生的 X 光擁有獨特的特性，能夠捕捉等離子體極快運動的‘影片’。最近激光驅動融合的突破引起了很多興奮，進一步的進展需要準確的診斷技術來捕捉熱等離子體的動態，特別是不穩定行為，這可能會阻止融合等離子體的正常燃燒。」
通過將這些視角拼接在一起，研究人員創造了以前對標準傳感器或模擬不可見的等離子體動態的逐幀可視化。實驗使用了一個獨特的目標：一條流動的水噴射，粗細約為人類頭髮的直徑。與傳統的固體目標不同，固體目標在一次激光轟擊後就會被摧毀，必須手動更換，而水噴射則自動替換。這使得團隊能夠每秒發射一次激光，顯著加快數據收集的速度。為了防止在真空實驗中水凍結所需的幾個月工程努力最終獲得了回報，實現了高重複率的互動追蹤。
儘管實驗使用水作為類似物，但觀察到的物理現象直接適用於實際的融合燃料膠囊。科學家們相信，縮小這種激光等離子體加速器（LPA）技術，最終可以使這些診斷工具直接安裝在大型融合設施中。
