Роберт Джеймс Голдстон (родился 6 мая 1950 года) — профессор астрофизики Принстонского университета и бывший директор Принстонской лаборатории физики плазмы .
Голдстон родился в Кливленде, штат Огайо , в 1950 году в семье Эли Голдстона , юриста и руководителя бизнеса, и Элейн Фридман Голдстон, медицинского социального работника. [1] У него есть сестра Дайан. [2] Голдстон посещал государственные школы в Шейкер-Хайтс, штат Огайо , до 1962 года, когда его отец стал президентом компании Eastern Gas and Fuel Associates в Бостоне , штат Массачусетс , и семья переехала в соседний Кембридж . Голдстон посещал частную дневную школу «Браун и Николс» в течение двух лет, прежде чем перешел в среднюю школу Содружества . Во время учебы в старшей школе он провел лето, работая в Комитете обслуживания американских друзей в качестве общественного организатора в Лексингтоне, Кентукки . [3]
Он учился в Гарвардском университете , где изначально думал стать психотерапевтом. Проведя семестр в Институте Эсален в Калифорнии, он понял, что предпочитает изучать физику. [3] Летом после первого курса Голдстон работал над строительством токамака . После окончания университета в 1972 году он поступил в докторантуру по физике в Принстонский университет. Во время пятилетнего обучения Голдстон также работал научным сотрудником. [3] В 1974 году он женился на бывшей Рут Бергер, психологе.
После получения докторской степени. В 1977 году Голдстону предложили должность сотрудника в Принстонской лаборатории физики плазмы. [3] Его ранние работы там включали изучение того, как плазма нагревается энергичными ионами, с конечной целью было создание термоядерного реактора , устройства, которое будет генерировать реакции синтеза легких ядер, а не реакции деления тяжелых ядер. В интервью 1979 года Голдстон объяснил важность своего исследования: «Если мы сможем добиться этого, мы создадим неисчерпаемое топливо, которое будет гореть, не оставляя того количества опасных радиоактивных отходов, которое производят атомные электростанции, которые у нас есть сейчас». [3]
Позже в том же десятилетии Голдстон представил физические доказательства того, что быстрые ионы, циркулирующие в тороидальной магнитно-удерживаемой плазме, такой как конфигурация токамака, замедляются в хорошем согласии с классической теорией столкновений, тем самым обеспечивая физическую основу для дальнейшего развития мощных систем нейтральных пучков, которые нагревают и управляемый электрический ток в последующих поколениях токамаков и других устройств магнитного удержания плазмы, таких как стеллараторы . В течение следующих двух десятилетий Голдстон возглавил несколько экспериментальных работ по изучению физики и эффективности нагрева плазмы токамака нейтральными пучками, обнаружив попутно тип нестабильности, которая могла бы выбросить энергичные ионы пучка, если система нейтральных пучков была направлена слишком ортогонально по отношению к плазма токамака. Он также исследовал ряд других механизмов потери энергичных ионов. Это оказалось решающим при определении диапазона углов, под которыми будущие системы с нейтральным пучком могли бы получить доступ к тороидальным плазменным конфигурациям. [4] [5]
Опираясь на широкий спектр экспериментальных данных по большинству токамаков, действовавших в то время, Голдстон разработал первое широко применимое эмпирическое масштабное соотношение для удержания энергии в плазме токамака в зависимости от таких параметров, как большой радиус, малый радиус, плотность, ток и мощность нагрева от таких источников, как системы с нейтральным лучом. [6] Это соотношение масштабирования, которое стало известно как «масштабирование Голдстона», предоставило инструмент прогнозирования для оценки производительности токамаков и нашло широкое применение, в конечном итоге сформировав отправную точку для более поздних масштабов ограничения энергии, основанных на гораздо более широком анализе данные последовательных поколений токамаков. Чем лучше удержание энергии в токамаке, тем меньше внешней энергии потребуется для его нагрева до температуры, при которой реакции ядерного синтеза будут протекать достаточно быстро, чтобы обеспечить чистое производство электроэнергии. [7]
В 1980-х годах Голдстон возглавлял группу физических исследований на испытательном реакторе термоядерного синтеза Токамак в Принстоне по заказу Министерства энергетики США . В 1988 году он вместе с Джеймсом Д. Страчаном и Ричардом Дж. Хаврилюком был награжден премией Доусона Американского физического общества за открытие режима работы токамака со значительно улучшенным удержанием, который стал называться «супершотом». режим." [8]
В начале 1990-х годов Голдстон возглавлял группы физических разработчиков в двух проектах по разработке более совершенных токамаков. Первый, « Компактный токамак с зажиганием» , который задумывался как относительно недорогое устройство для нагрева плазмы до таких условий, при которых энергии, выделяемой в результате реакций ядерного синтеза, будет достаточно для поддержания процесса, в конечном итоге превратился в физический эксперимент «Токамак» . целью которого было не достижение зажигания, а скорее исследование более сложных и динамичных методов контроля и повышения удержания и стабильности плазмы токамака. [9] Этот проект, в свою очередь, стал отправной точкой для окончательного проектирования токамака KSTAR , действующего в настоящее время флагманского токамака южнокорейской программы ядерного синтеза.
В 1992 году Голдстон был назначен профессором факультета астрофизики и астрономии Принстонского университета, а в 1997 году — директором Принстонской лаборатории физики плазмы. С момента его основания он также был членом Консультативного комитета по науке и технологиям международного проекта токамака ИТЭР, строящегося в регионе Прованс во Франции . [10] В 1995 году он стал соавтором учебника « Введение в физику плазмы». [11]
Работа Голдстона в области термоядерного синтеза после ухода с поста директора PPPL сосредоточена на интерфейсах плазмы и материалов в контексте создания токамаков, производящих энергию. Он разработал эвристическую модель выхода тепла из токамака, которая успешно предсказывала измерения в существующих машинах. [12]
В 1987 году он был избран членом Американского физического общества «за выдающийся теоретический и экспериментальный вклад в понимание переноса и нагрева плазмы токамака» [13].
Голдстон долгое время был сторонником ядерного разоружения. В 2013 году он, Боаз Барак и Александр Глейзер работали над разработкой системы «нулевого разглашения», чтобы проверить, что боеголовки, предназначенные для разоружения, на самом деле являются тем, чем они претендуют. Направляя нейтроны высокой энергии в исследуемую боеголовку и сравнивая прошедшее через нее распределение с распределением, прошедшим через известную боеголовку, инспекторы могут определить, является ли обезвреживаемая боеголовка подлинной или это уловка, призванная обойти договорные требования без утечки ядерного оружия. секреты. [14] За эту работу журнал Foreign Policy включил их в список 100 ведущих мировых мыслителей 2014 года. [15]