【菜科解读】

　　一颗来自我们太阳系外围的巨大彗星在6年的暗能量调查数据中被发现。

Bernardinelli-Bernstein 彗星的质量估计是典型彗星的 1000 倍，可以说是现代发现的最大彗星。

它有一个极其细长的轨道，从遥远的奥尔特云向内旅行数百万年。

它是在其来袭路径上发现的最遥远的彗星，让我们有数年时间观察它在接近太阳时的演变，尽管预计它不会成为肉眼奇观。

这个不寻常的游荡天体将在 2031 年最接近太阳。

　　在对暗能量调查 （DES） 的数据进行全面搜索后，两位天文学家发现了一颗巨大的彗星。

这颗彗星的直径估计为 100 至 200 公里，大约是大多数彗星直径的 10 倍，是太阳系早期历史上巨行星迁移时从太阳系中抛出的冰冷遗迹。

这颗彗星与以前见过的其他彗星完全不同，其巨大的尺寸估计是基于它反射的阳光量。

　　宾夕法尼亚大学的佩德罗·贝尔纳迪内利和加里·伯恩斯坦发现这颗彗星——被命名为贝尔纳迪内利-伯恩斯坦彗星(代号为C/2014 UN271)——隐藏在智利塞罗托洛美洲天文台(CTIO)维克特·布兰科4米望远镜上安装的5.7亿像素暗能量相机(DECam)收集的数据中。

　　DECam 是世界上性能最高的宽视场 CCD 成像器之一，专为 DES 设计，由美国能源部和美国国家科学基金会在 2013 年至 2019 年期间运营。

DECam 由美国能源部资助，并在美国能源部的费米实验室制造和测试。

目前，DECam 用于涵盖广泛科学的程序。

　　DES的任务是在5000平方度的夜空中绘制3亿个星系，但在六年的观测期间，它还观测到许多彗星和海王星外的物体穿过被调查的区域。

海王星外天体(trans- nepunian object，简称TNO)是位于我们太阳系中海王星轨道之外的一个冰体。

　　Bernardinelli-Bernstein在国家超级计算应用中心和费米实验室使用了1500 - 2000万CPU小时，采用复杂的识别和跟踪算法，从作为DES的一部分的8万次曝光中检测到的160多亿单独源中识别出800多个TNOs。

其中32个检测属于一个特定的物体- C/2014 UN271。

　　彗星是冰冷的天体，当它们接近太阳的温暖时会蒸发，形成彗发和彗尾。

该天体在2014–2018年的DES图像没有显示典型的彗星尾巴，但在通过小行星中心宣布发现它的一天内，天文学家使用拉斯坎布雷斯天文台网络拍摄了伯纳迪内利-伯恩斯坦彗星的新图像，该图像显示它在过去3年中一直处于昏迷状态，使其正式成为彗星。

　　它目前向内的旅程开始于距离太阳超过40，000天文单位(au)的地方——换句话说，距离太阳的距离是地球的40，000倍，即6万亿公里(3.7万亿英里或0.6光年——距离最近恒星的1/7)。

相比之下，冥王星平均距离太阳 39 天文单位。

这意味着Bernardinelli-Bernstein彗星起源于奥尔特云天体，在太阳系的早期历史中被抛出。

它可能是有史以来探测到的奥尔特云中最大的成员，也是在如此远的距离上探测到的第一颗进入路径上的彗星。

　　Bernardinelli-Bernstein彗星目前离太阳更近。

DES 于 2014 年首次在距离 29 au（40 亿公里或 25 亿英里，大致相当于海王星的距离）处看到它，到 2021 年 6 月，它是 20 au（30 亿公里或 18 亿英里，海王星的距离）。

天王星与太阳的距离，目前的亮度为 20 等。

这颗彗星的轨道垂直于太阳系的平面，它将在2031年到达离太阳最近的点(被称为近日点)，那时它将在11 au左右(比土星离太阳的距离多一点)——但它不会变得更近。

尽管这颗彗星很大，但据目前预测，天文学家将需要一台大型业余望远镜才能看到它，即使是最亮的时候。

　　加里伯恩斯坦说：“我们有幸发现了可能是有史以来最大的彗星——或者至少比任何经过充分研究的彗星都要大——并且很早就发现了它，以便人们观察它在接近和升温时的演变。

” “它已经有超过 300 万年没有访问过太阳系了。

”

　　Bernardinelli-Bernstein 彗星将受到天文学界的密切关注，包括使用 NOIRLab 设施，以了解这个巨大遗迹的组成和起源，从我们自己的星球诞生开始。

天文学家怀疑，在冥王星和柯伊伯带之外的奥尔特云中，可能还有更多这种大小的未被发现的彗星在等待着。

这些巨型彗星被认为是由于木星、土星、天王星和海王星在其历史早期的迁移而分散到太阳系的遥远地区。

　　NOIRLab 天文学家托德劳尔说：“这是奥尔特云中未知的大型天体群体及其与太阳系形成后不久冰/气巨星早期迁移的联系的一个急需的锚点。

”

　　“这些观测证明了对布兰科望远镜等国家设施进行长期调查观测的价值，”NOIRLab 国家科学基金会项目主任克里斯戴维斯说。

“寻找像伯纳迪内利-伯恩斯坦彗星这样的巨大物体对于我们了解太阳系的早期历史至关重要。

”

　　目前尚不清楚它到达近日点时会变得多么活跃和明亮。

然而，Bernardinelli 表示，NOIRLab 的未来项目 Vera C. Rubin 天文台“将持续测量 Bernardinelli-Bernstein 彗星直至 2031 年的近日点，并可能发现许多其它类似的彗星，从而使天文学家能够表征物体来自奥尔特云的更详细的信息。

”

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。

"