روبرت ج. غولدستون

روبرت جيمس جولدستون (مواليد 6 مايو 1950) هو أستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة برينستون ومدير سابق لمختبر برينستون لفيزياء البلازما .

وُلد غولدستون في كليفلاند، أوهايو عام ١٩٥٠، وهو ابن إيلي غولدستون ، المحامي ورجل الأعمال، وإيلين فريدمان غولدستون، الأخصائية الاجتماعية الطبية. ^{[ ١ ]} لديه أخت واحدة تُدعى ديان. ^{[ ٢ ]} التحق غولدستون بالمدارس الحكومية في شاكر هايتس، أوهايو ، حتى عام ١٩٦٢، عندما أصبح والده رئيسًا لشركة إيسترن غاز آند فيول أسوشيتس في بوسطن ، ماساتشوستس ، وانتقلت العائلة إلى كامبريدج القريبة . درس غولدستون في مدرسة براون ونيكولز ، وهي مدرسة نهارية خاصة، لمدة عامين قبل أن ينتقل إلى مدرسة كومنولث للمرحلة الثانوية. خلال المرحلة الثانوية، أمضى صيفًا يعمل مع لجنة خدمة الأصدقاء الأمريكية كمنظم مجتمعي في ليكسينغتون، كنتاكي . ^{[ ٣ ]}

التحق بجامعة هارفارد حيث فكّر في البداية أن يصبح معالجًا نفسيًا. بعد قضاء فصل دراسي في معهد إيسالن بكاليفورنيا، أدرك أنه يُفضّل دراسة الفيزياء. ^{[ 3 ]} في صيف السنة التي تلت سنته الدراسية الثالثة، عمل غولدستون على بناء جهاز توكاماك . بعد تخرجه عام 1972، التحق ببرنامج الدكتوراه في الفيزياء بجامعة برينستون. خلال فترة دراسته التي امتدت لخمس سنوات، عمل غولدستون أيضًا كمساعد باحث. ^{[ 3 ]} في عام 1974، تزوج من روث بيرغر، وهي عالمة نفس.

بعد حصوله على درجة الدكتوراه عام ١٩٧٧، عُرض على غولدستون منصبٌ في مختبر برينستون لفيزياء البلازما. ^{[ ٣ ]} انصبّ عمله المبكر هناك على دراسة كيفية تسخين البلازما بواسطة الأيونات عالية الطاقة، وكان الهدف النهائي هو بناء مفاعل اندماج نووي ، وهو جهاز يُولّد تفاعلات اندماج النوى الخفيفة بدلاً من تفاعلات انشطار النوى الثقيلة. في مقابلة أجريت معه عام ١٩٧٩، أوضح غولدستون أهمية بحثه قائلاً: "إذا استطعنا تحقيق ذلك، فسنكون قد ابتكرنا وقودًا لا ينضب، يحترق دون أن يُخلّف كميات النفايات المشعة الخطيرة التي تُنتجها محطات الطاقة الذرية الموجودة لدينا حاليًا." ^{[ ٣ ]}

في وقت لاحق من ذلك العقد، قدّم غولدستون أدلة مادية تُثبت أن الأيونات السريعة التي تدور في بلازما محصورة مغناطيسيًا حلقية الشكل، مثل تلك الموجودة في جهاز التوكاماك، تتباطأ بشكل يتوافق تمامًا مع نظرية التصادم الكلاسيكية، مما وفّر أساسًا فيزيائيًا لتطوير أنظمة الحزم المحايدة القوية التي سخّنت وحرّكت التيار الكهربائي في أجيال متتالية من أجهزة التوكاماك وغيرها من أجهزة حصر البلازما المغناطيسية، مثل أجهزة ستيلاراتور . على مدى العقدين التاليين، قاد غولدستون العديد من الجهود التجريبية لدراسة فيزياء وفعالية تسخين بلازما التوكاماك باستخدام الحزم المحايدة، مكتشفًا خلال ذلك نوعًا من عدم الاستقرار الذي يمكن أن يُطلق أيونات الحزمة النشطة إذا وُجّه نظام الحزمة المحايدة بشكل عمودي جدًا على بلازما التوكاماك. كما استكشف عددًا من آليات الفقد الأخرى للأيونات النشطة. وقد أثبت هذا الأمر أهميته البالغة في تحديد نطاق الزوايا التي يمكن لأنظمة الحزم المحايدة المستقبلية من خلالها الوصول إلى تكوينات البلازما الحلقية. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

بالاستناد إلى مجموعة واسعة من البيانات التجريبية من معظم أجهزة التوكاماك العاملة آنذاك، طوّر غولدستون أول علاقة قياس تجريبية قابلة للتطبيق على نطاق واسع لحصر الطاقة في بلازما التوكاماك كدالة لمتغيرات مثل نصف القطر الأكبر، ونصف القطر الأصغر، والكثافة، والتيار، وقدرة التسخين من مصادر مثل أنظمة الحزم المحايدة. ^{[ 6 ]} وقد وفرت علاقة القياس هذه، التي عُرفت باسم "قياس غولدستون"، أداة تنبؤية لتقدير أداء أجهزة التوكاماك، ووجدت استخدامًا واسعًا، لتشكل في النهاية نقطة انطلاق لمقاييس حصر الطاقة اللاحقة استنادًا إلى تحليلات أكبر بكثير للبيانات من أجيال متعاقبة من أجهزة التوكاماك. وكلما كان حصر الطاقة في جهاز التوكاماك أفضل، قلّت الطاقة الخارجية المطلوبة لتسخينه إلى درجة الحرارة التي تسير عندها تفاعلات الاندماج النووي بسرعة كافية لإنتاج طاقة كهربائية صافية. ^{[ 7 ]}

في ثمانينيات القرن العشرين، قاد غولدستون فريق أبحاث الفيزياء في مفاعل اختبار الاندماج النووي توكاماك في برينستون لصالح وزارة الطاقة الأمريكية . وفي عام 1988، حصل، إلى جانب جيمس د. ستراشان وريتشارد ج. هاوريلوك، على جائزة داوسون من الجمعية الفيزيائية الأمريكية لاكتشافهم نظام تشغيل توكاماك يتميز باحتواء محسّن بشكل كبير، والذي أصبح يُشار إليه باسم "نظام الحقن الفائق". ^{[ 8 ]}

في أوائل التسعينيات، قاد غولدستون فرق التصميم الفيزيائي لمشروعين لتطوير تصاميم أكثر تقدماً لأجهزة التوكاماك. المشروع الأول، وهو توكاماك الإشعال المضغوط ، كان يهدف إلى أن يكون جهازاً منخفض التكلفة نسبياً لتسخين البلازما إلى ظروف تكفي فيها الطاقة المنبعثة من تفاعلات الاندماج النووي للحفاظ على استمرار العملية. تطور المشروع لاحقاً إلى تجربة فيزياء التوكاماك ، التي لم يكن الهدف منها الوصول إلى الإشعال، بل استكشاف طرق أكثر تعقيداً وديناميكية للتحكم في حصر بلازما التوكاماك وتعزيز استقرارها. ^{[ 9 ]} شكل هذا التصميم بدوره نقطة انطلاق لتصميم توكاماك KSTAR ، وهو التوكاماك الرائد العامل حالياً في برنامج الاندماج النووي الكوري الجنوبي .

في عام 1992، عُيّن غولدستون أستاذاً في قسم الفيزياء الفلكية وعلم الفلك بجامعة برينستون، وفي عام 1997 عُيّن مديراً لمختبر برينستون لفيزياء البلازما. كما شغل، منذ تأسيسه، عضوية اللجنة الاستشارية للعلوم والتكنولوجيا لمشروع ITER الدولي لمفاعل توكاماك، الذي كان قيد الإنشاء في منطقة بروفانس بفرنسا . ^{[ 10 ]} وفي عام 1995، شارك في تأليف كتاب " مقدمة في فيزياء البلازما". ^{[ 11 ]}

يركز عمل غولدستون في مجال الاندماج النووي منذ تنحيه عن منصب مدير مختبر برينستون لفيزياء البلازما (PPPL) على التفاعلات بين البلازما والمواد في سياق بناء أجهزة التوكاماك المنتجة للطاقة. وقد طور نموذجًا استدلاليًا لكيفية تسرب الحرارة من التوكاماك، والذي نجح في التنبؤ بالقياسات في الأجهزة الموجودة. ^{[ 12 ]}

في عام 1987 تم انتخابه زميلًا في الجمعية الفيزيائية الأمريكية "لإسهاماته النظرية والتجريبية المتميزة في فهم نقل وتسخين بلازما التوكاماك" ^{[ 13 ].}

لطالما كان غولدستون من أشدّ المدافعين عن نزع السلاح النووي. في عام 2013، عمل مع بوعز باراك وألكسندر غلاسر على تصميم نظام "معرفة صفرية" للتحقق من أن الرؤوس الحربية المخصصة لنزع السلاح هي بالفعل ما يُزعم أنها عليه. من خلال توجيه نيوترونات عالية الطاقة إلى الرأس الحربي قيد التحقيق، ومقارنة توزيع النيوترونات المارة عبره بتوزيعها في رأس حربي معروف، يستطيع المفتشون تحديد ما إذا كان الرأس الحربي الذي يُنزع سلاحه حقيقيًا أم خدعة مصممة للتهرب من متطلبات المعاهدة، دون تسريب أي أسرار نووية. ^{[ 14 ]} تقديرًا لهذا العمل، أدرجت مجلة "فورين بوليسي" أسماءهم ضمن قائمتها لأهم 100 مفكر عالمي لعام 2014. ^{[ 15 ]}