نیوزویز – ایان اوکس، فارغ‌التحصیل سال 2022 از برنامه فیزیک پلاسما در گروه علوم اخترفیزیک دانشگاه پرینستون، برنده جایزه پایان‌نامه دکترای ممتاز مارشال ان. روزنبلوت در سال 2023 از انجمن فیزیک آمریکا (APS) شده است. این افتخار بسیار رقابتی “دانشمندان برجسته ای را که در مراحل اولیه زندگی حرفه ای خود قرار داده اند که یک پایان نامه اصلی با کیفیت علمی استثنایی و موفقیت در زمینه فیزیک پلاسما را تکمیل کرده اند” قدردانی می کند.
اوچس، یکی از همکاران فوق دکتری در دپارتمان علوم اخترفیزیک، می‌گوید: «من واقعاً مفتخر بودم که به رسمیت شناخته شدم، به‌ویژه با توجه به استانداردهای بالای تعیین شده توسط برندگان گذشته و جامعه تحقیقاتی فارغ‌التحصیل. این جایزه ملی به افتخار مارشال روزنبلوت، فیزیکدان برجسته ای که کارش شامل تحقیقات در آزمایشگاه فیزیک پلاسمای پرینستون (PPPL) وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) از سال 1967 تا 1980 بود، نامگذاری شده است.
موج سواری در امواج
بخش عمده ای از پایان نامه 353 صفحه ای با عنوان “کنترل و بهره برداری از اسپین عمود بر پلاسمای مغناطیسی” به برهمکنش های موج-ذره می پردازد. اوکس از یک قیاس موج سواری برای توضیح تحقیق استفاده کرد. او گفت: وقتی می توانید موج سواری کنید، با همان سرعت موج حرکت می کنید. این به شما امکان می دهد انرژی زیادی را با موج مبادله کنید و خیلی سریع به خودتان فشار بیاورید.
او گفت که نظریه های قبلی بیشتر بر ذرات “رزونانس” متمرکز بودند. با این حال، اکثر موج سواران “غیر طنین دار” هستند و به سادگی با عبور موج بالا می روند. او گفت که تحقیقات خود او “روی نحوه برخورد ما با ذرات رزونانس – موج سواران موفق – و غیر رزونانس” تمرکز دارد. این مهم است زیرا ذرات غیر رزونانس زیادی وجود دارد و “نیروی بسیار کوچک وارد بر هر یک اثر نامتناسب بر پلاسما به عنوان یک کل دارد.”
یکی از ویژگی های کلیدی این پایان نامه بین فعل و انفعالاتی که باعث چرخش پلاسما می شوند و آنهایی که نمی چرخند تمایز قائل می شود. کنترل چرخش پلاسما نه تنها در فیزیک همجوشی می تواند بسیار مفید باشد. مثال: میلیاردها دلار در راه هایی برای جداسازی شیمیایی زباله های بسیار پرتوزا از زباله های کمتر مضر برای دفع موثر و ایمن میلیون ها گالن لجن ذخیره شده در بیش از 175 مخزن زیرزمینی در هانفورد، واشنگتن سرمایه گذاری شده است.
اوچس گفت: «اما اگر همه چیز را به پلاسما تبدیل کنید، بچرخانید و زباله های بسیار سمی را از طریق نیروهای گریز از مرکز خارج کنید، مجبور نیستید با پیچیدگی های شیمیایی دست و پنجه نرم کنید. “دانستن نحوه کنترل چرخش می تواند بسیار مهم باشد.”
چنین مفاهیمی به طور گسترده ای مورد استقبال قرار می گیرند. نات فیش، فیزیکدان، مشاور پایان نامه اوچس و استاد علوم اخترفیزیک در دانشگاه پرینستون و مدیر برنامه فیزیک پلاسما، گفت: پایان نامه ایان تأثیر فوق العاده ای در چندین رشته در جامعه ما داشته است. برای مثال، توضیحات ایان در مورد نشت جریان و عایق بر روی آزمایش‌های Z-pinch آزمایش شده‌اند. قضایای او برای جریان هیبریدی کمتر در نیروگاه های همجوشی به بهینه سازی ها اشاره دارد توکامک راکتورها؛ و تئوری های او در مورد استخراج بار توسط امواج در پلاسمای مغناطیسی نشان داد که چگونه می توان پلاسما را برای کاربردهای گریز از مرکز به بهترین نحو بچرخاند.
دستاوردهای آموزشی ماندگار
فیش گفت: «اما این تأثیرات بسیار بیشتر از افزایشی است. فیش گفت: شناسایی مضامین رایج فیزیک در این موضوعات به ظاهر متفاوت، که با بینش های کیفی کتاب درسی همراه شده و با وضوح جذاب نوشته شده است، این پایان نامه را نه تنها به عنوان مجموعه ای از بسیاری از دستاوردهای برجسته، بلکه به عنوان یک دستاورد آموزشی پایدار ارزشمند می کند. .
پایان نامه Ochs که تا حدی توسط کمک های مالی تحقیقاتی از بنیاد ملی علوم (NSF)، اداره ملی امنیت هسته ای (NNSA) و دفتر DOE علوم انرژی همجوشی پشتیبانی می شود، منجر به همکاری های مثمر ثمری با محققان در موسسه علوم ویزمن شد. موسسه فناوری هولون در اسرائیل و دانشگاه پاریس و دانشگاه تولوز در فرانسه. بنیاد علوم دو ملیتی ایالات متحده و اسرائیل، از طریق برنامه مشترک با NSF، از تحقیقات تجربی بر روی اکتشافات مرتبط در موسسه ویزمن حمایت کرد.
جایزه Rosenbluth نشان‌دهنده آخرین افتخار برای Ochs، بومی اورلند، پنسیلوانیا است. او برنده بورسیه تحصیلی پورتر اوگدن جاکوبوس – معتبرترین بورسیه افتخاری پرینستون که هر سال اعطا می شود – برای سال آخر تحصیلات تکمیلی خود را دریافت کرد. به عنوان یک دانشجوی کارشناسی ارشد، او همچنین دارای کمک هزینه تحصیلی صد ساله پرینستون و بورسیه تحصیلی علوم کامپیوتر DOE بود.
اوچس با مدرک لیسانس فیزیک از دانشگاه هاروارد وارد پرینستون شد. زمانی که در هاروارد بود، یک تابستان با فیش کار کرد و تحقیقات همجوشی را از طریق فلوشیپ ملی DOE در مقطع کارشناسی در فیزیک پلاسما انجام داد. او به یاد می آورد: «من واقعاً کاری را که در آن تابستان انجام دادم دوست داشتم. “و با رفتن به مقطع کارشناسی ارشد، احساس کردم که برنامه فیزیک پلاسما آزادی زیادی برای کشف جنبه های مختلف علم پلاسما می دهد، در حالی که می دانستم کار به سمت چیزی می رود که برای بشریت مفید است.”
اوکس نهمین فارغ التحصیل برنامه فیزیک پلاسما شد که جایزه روزنبلوت را از زمانی که APS برای اولین بار در سال 1986 اعطا کرد دریافت کرد. برندگان قبلی کری فارست، 1992 بودند. مایکل بیر، 1996; مارک کریستوفر هرمان، 2000; یان رن، 2008; پارک جونگ کیو، 2010; جاناتان اسکوایر، 2017; ست دیویدویتز، 2018; و یوان شی، 2020.
جایزه 2023 شامل 2000 دلار و دعوت نامه برای سخنرانی در نشست سالانه انجمن فیزیک آمریکا، بخش فیزیک پلاسما (APS-DPP) است که در 30 اکتبر در دنور آغاز می شود. افتخار اعلام می شود وب سایت APS.
برنامه فیزیک پلاسما یک برنامه تحصیلات تکمیلی مبتنی بر PPPL است. دانش آموزان مستقیماً برای برنامه درخواست می دهند و از طریق گروه علوم اخترفیزیک مدرک دریافت می کنند.
