सात दशकों से अधिक समय से, फ्यूजन शोधकर्ता एक डिब्बे में तारा बनाने की कोशिश कर रहे हैं, और सात दशकों से अधिक समय से, तारे ने सहयोग करने से इनकार कर दिया है। अब, अमेरिकी ऊर्जा विभाग की प्रिंसटन प्लाज्मा फिजिक्स लेबोरेटरी (PPPL) के वैज्ञानिकों का कहना है कि उन्होंने फ्यूजन इग्निशन प्राप्त करने का संभावित रूप से बहुत अधिक कुशल तरीका खोज लिया है - बस उस क्रम को बदलकर जिसमें प्लाज्मा को गर्म और संपीड़ित किया जाता है। जो भौतिकी के समतुल्य है कि आपको पता चले कि आप इस पूरे समय आइकिया फर्नीचर को गलत क्रम में असेंबल कर रहे थे।

यहाँ पुराना गणितीय नियम लॉसन मानदंड है, जो यह निर्धारित करता है कि क्या प्लाज्मा बिना बाहरी हीटिंग के फ्यूजन को बनाए रखने के लिए पर्याप्त समय तक गर्म और घना रह सकता है। यह आपको इग्निशन के लिए आवश्यक शर्तें बताता है। हालाँकि, यह आपको वहाँ पहुँचने का सबसे कुशल तरीका नहीं बताता - थोड़ा ऐसा जैसे कोई नक्शा जो आपको गंतव्य दिखाता है लेकिन जोर देता है कि पर्वत श्रृंखला का पता आप खुद लगाएँ।

PPPL के भौतिकविदों लुइस डेलगाडो-अपारिसियो, मासायुकी ओनो और जोनाथन मेनार्ड ने अब मानदंड का एक अधिक व्यापक संस्करण विकसित किया है, जिसमें चार अतिरिक्त कारक शामिल हैं जो फ्यूजन प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं। उनके निष्कर्ष फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित हुए थे। घोषणा में चार अतिरिक्त कारकों को निर्दिष्ट नहीं किया गया था, संभवतः क्योंकि वे उस प्रकार के विवरण हैं जिनके लिए आपको पेपर पढ़ना पड़ता है।

यह शोध प्लाज्मा पर केंद्रित है, जो पदार्थ की चौथी अवस्था है, जो तब बनती है जब गैस इतनी ऊर्जावान हो जाती है कि उसके कण विद्युत आवेश वहन करते हैं। फ्यूजन रिएक्टरों में, यह अत्यंत गर्म सामग्री उन परमाणु नाभिकों को समाहित करती है जिन्हें शोधकर्ता संयोजित करने की आशा करते हैं, जिससे परमाणु फ्यूजन के माध्यम से ऊर्जा निकलती है। अंतिम लक्ष्य एक जलता हुआ प्लाज्मा है - ऐसा प्लाज्मा जिसमें फ्यूजन प्रतिक्रियाएँ निरंतर बाहरी हीटिंग के बिना प्रक्रिया को बनाए रखने के लिए पर्याप्त गर्मी उत्पन्न करती हैं। इसे कुशलता से प्राप्त करना फ्यूजन ऊर्जा अनुसंधान की सबसे महत्वपूर्ण चुनौतियों में से एक बना हुआ है, साथ ही यह याद रखना कि आपने एलन की को कहाँ छोड़ा था।

डेलगाडो-अपारिसियो इस खोज की तुलना पर्वत श्रृंखला के माध्यम से एक अधिक कुशल मार्ग खोजने से करते हैं। फ्यूजन इग्निशन के लिए ऊर्जा आवश्यकताओं की कल्पना एक ऐसे परिदृश्य के रूप में करें जिस पर एक ऊँचा पर्वत हावी है। गंतव्य दूसरी तरफ है, लेकिन कई संभावित मार्ग हैं। कई प्रस्तावित रणनीतियाँ अनिवार्य रूप से सीधे पर्वत पर चढ़ने की कोशिश करती हैं - पहले प्लाज्मा घनत्व बढ़ाना, फिर इग्निशन तक पहुँचने के लिए भारी मात्रा में गर्मी देना। नई गणनाएँ सुझाव देती हैं कि प्लाज्मा को घना बनाने से पहले गर्म करना काफी अधिक कुशल हो सकता है, जिससे उच्चतम ऊर्जा आवश्यकताओं से बचा जा सकता है और फिर भी वांछित स्थितियों तक पहुँचा जा सकता है।

"बहुत सी कंपनियाँ सीधे पर्वत पर चढ़ना चाहती हैं और वहाँ पहुँचने के लिए भारी ऊर्जा खर्च करती हैं," डेलगाडो-अपारिसियो ने कहा। "इसके बजाय चोटी के चारों ओर जाएँ। आप उसी स्थान पर बहुत समझदार तरीके से पहुँचते हैं, और आप बहुत कम ऊर्जा का उपयोग करते हैं।" यह भावना उन सभी को परिचित लगेगी जिन्होंने कभी जीपीएस को वास्तविक समय में पुनर्गणना करते देखा है।

शोधकर्ताओं ने इस गणितीय परिदृश्य के एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण क्षेत्र की पहचान की जिसे कॉर्डे सैडल कहा जाता है। भौगोलिक दृष्टि से, एक सैडल ऊँचाई के बीच एक निचला मार्ग होता है। फ्यूजन भौतिकी में, यह उस सीमा के साथ एक अपेक्षाकृत सुलभ बिंदु का प्रतिनिधित्व करता है जो उस प्लाज्मा को अलग करती है जिसे अभी भी बाहरी हीटिंग की आवश्यकता होती है और उस प्लाज्मा से जो अपनी फ्यूजन प्रतिक्रियाओं को बनाए रखने में सक्षम है - फ्यूजन के समतुल्य एक पर्वतीय दर्रा जिसके लिए ऑक्सीजन टैंक की आवश्यकता नहीं होती।

विभिन्न मार्गों का मूल्यांकन करने के लिए, वैज्ञानिकों ने Q नामक एक माप का उपयोग किया, जो फ्यूजन प्रतिक्रियाओं द्वारा उत्पादित शक्ति की तुलना प्लाज्मा को दी जाने वाली बाहरी हीटिंग शक्ति से करता है। Q का मान 5 का अर्थ है कि फ्यूजन प्रतिक्रियाएँ बाहरी हीटिंग सिस्टम द्वारा दी जाने वाली शक्ति से पाँच गुना अधिक शक्ति उत्पन्न करती हैं। केवल शुद्ध फ्यूजन ईंधन वाले एक आदर्श प्लाज्मा में, कॉर्डे सैडल लगभग Q = 5 पर होता है। हालाँकि, वास्तविक फ्यूजन सिस्टम बहुत अधिक जटिल होते हैं। प्लाज्मा के भीतर संदूषक और अत्यंत मजबूत चुंबकीय क्षेत्र इस मार्ग के स्थान को स्थानांतरित कर सकते हैं, जिससे वहाँ पहुँचने के लिए आवश्यक Q मान बढ़ जाता है।