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导语
2026年10月20日，马克斯·普朗克学会与哥伦比亚大学宣布成立跨大西洋联合研究中心"马克斯·普朗克—哥伦比亚中心：优化聚变等离子体中的对称性"（Max Planck Columbia Center: Optimizing Symmetry in Fusion Plasmas）。
该中心计划于2027年正式启动，五年期总经费1330万美元。将结合托卡马克与仿星器的技术优势，围绕六大方向开展合作研究。
虚拟研究中心简介
该研究中心是马克斯·普朗克学会（MPG）计划于2026年设立的七个新马克斯·普朗克中心之一。
中心由马克斯·普朗克等离子体物理研究所（IPP）所长Thomas Klinger与哥伦比亚大学工程学院应用物理与应用数学副教授、哥伦比亚聚变研究中心主任Carlos Paz-Soldan共同领导。
下图：Carlos Paz-Soldan（左）与Thomas Klinger（右）
图片版权：马克斯·普朗克学会、哥伦比亚大学。
人才交流与实验装置开放
青年研究人员交流将是合作的重要组成部分，参与者涵盖学生、博士生和博士后研究人员，可在合作机构停留最长一年，地点包括德国Greifswald（格雷菲斯瓦尔德）、Garching（加兴），以及美国纽约市。Klinger表示，希望青年研究人员能够及早获得国际科研经验，并建立长期的学术合作网络。
研究合作还将依托IPP的两座主要实验装置：位于格雷菲斯瓦尔德的仿星器Wendelstein 7-X，以及位于加兴的托卡马克ASDEX Upgrade。哥伦比亚大学研究人员将自动取得这两座装置的实验团队成员资格，并可参与相关实验。
此外，哥伦比亚大学将在中心运行期内两次招聘有固定任期的助理教授，每次任期为两年。职位将兼顾教学与科研工作。
聚变企业将参与研究工作组
中心还计划与开发下一代聚变示范装置的私营企业建立合作联系。
包括CFS、Proxima Fusion、Thea Energy、Type One Energy等企业的科学家将受邀参与研究工作组，提出研究思路，并提供具体的应用场景和技术需求，帮助研究团队探索如何将新获得的科学认识应用于聚变装置开发。
中心的科研计划划分为六个工作包，每个工作包分别由一名来自IPP、一名来自哥伦比亚大学的协调人共同负责。
六大研究方向
1. 仿星器的功率排出与粒子排出
针对优化仿星器中尚未完全解决的功率与粒子排出问题，研究人员将开发和改进输运与湍流模拟程序，通过基准比较及实验数据验证，提高对相关过程的定量预测能力。
2. 托卡马克—仿星器混合构型
研究人员将探索结合托卡马克与仿星器特征的混合磁约束构型，目标是寻找紧凑、稳定且具有优良等离子体约束性能的磁场构型。
3. 等离子体瞬态事件模拟
研究人员将利用数值模拟研究托卡马克与仿星器中的等离子体瞬态过程。此类剧烈事件可能破坏等离子体的对称性，引起热能快速损失，并伴随快粒子的产生。这些过程可能对面对等离子体部件构成风险。
4. 非平面超导磁体
该工作包聚焦高温超导与低温超导磁体的工程开发，旨在深化对失超行为的理解，即超导体从超导态转变为正常导电态过程中涉及的物理过程，并研究非平面磁体中的应力与应变。
5. 仿星器中的高能粒子
研究人员将深入研究高能粒子与阿尔芬模（Alfvénic modes）之间的相互作用，并进一步考察它们与等离子体微湍流之间的耦合机制。阿尔芬模是磁化等离子体中的特征性振荡，涉及等离子体运动与磁场扰动之间的耦合。
6. 托卡马克边界稳定性
研究人员将开展协同实验，并对不同托卡马克装置中的大型边界不稳定性进行建模。研究将特别关注准连续排出以及具有负三角形度的等离子体。
经费来源与用途
中心五年期总经费1330万美元，其中包括来自美国方面的750万美元，以及IPP提供的500万欧元。经费将用于人员成本、研讨会、科研项目协调，以及研究人员交流所需的差旅和生活费用。
经费提供方包括：
马克斯·普朗克等离子体物理研究所（IPP）
西蒙斯基金会国际（Simons Foundation International，由西蒙斯基金会管理）
美国能源部聚变能源科学办公室（DOE-FES）
哥伦比亚大学
参考阅读 📚
https://www.mpg.de/27042432/max-planck-columbia-center
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