Robert James Goldston (nacido el 6 de mayo de 1950) es profesor de astrofísica en la Universidad de Princeton y ex director del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton .
Goldston nació en Cleveland, Ohio , en 1950, hijo de Eli Goldston , abogado y ejecutivo de negocios, y Elaine Friedman Goldston, trabajadora social médica. [1] Tiene una hermana, Dian. [2] Goldston asistió a escuelas públicas en Shaker Heights, Ohio , hasta 1962, cuando su padre se convirtió en presidente de Eastern Gas and Fuel Associates de Boston , Massachusetts , y la familia se mudó a la cercana Cambridge . Goldston asistió a Browne and Nichols , una escuela diurna privada, durante dos años antes de mudarse a Commonwealth School para la escuela secundaria. Durante la escuela secundaria, pasó un verano trabajando con el Comité de Servicio de Amigos Americanos como organizador comunitario en Lexington, Kentucky . [3]
Asistió a la Universidad de Harvard, donde inicialmente consideró convertirse en psicoterapeuta. Después de pasar un semestre en el Instituto Esalen en California, se dio cuenta de que prefería estudiar física. [3] El verano después de su tercer año, Goldston trabajó en la construcción de un tokamak . Después de graduarse en 1972, ingresó a un programa de doctorado en física en la Universidad de Princeton. Durante el curso de estudio de cinco años, Goldston también trabajó como asistente de investigación. [3] En 1974, se casó con Ruth Berger, una psicóloga.
Después de recibir su doctorado en 1977, a Goldston se le ofreció un puesto en el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton. [3] Sus primeros trabajos allí implicaron estudiar cómo los plasmas son calentados por iones energéticos, con el objetivo final de construir un reactor de fusión , un dispositivo que generaría reacciones de fusión de núcleos ligeros en lugar de reacciones de fisión de núcleos pesados. En una entrevista de 1979, Goldston explicó la importancia de su investigación: "Si podemos lograr esto, habremos creado un combustible inagotable, que arderá sin dejar las cantidades de residuos radiactivos peligrosos generados por las plantas de energía atómica que tenemos ahora". [3]
Más tarde en esa década, Goldston produjo evidencia física de que los iones rápidos que circulaban en plasmas toroidales confinados magnéticamente, como la configuración tokamak, se desaceleraban de acuerdo con la teoría clásica de colisión, proporcionando así una base física para el desarrollo posterior de los poderosos sistemas de haz neutro que han calentado e impulsado la corriente eléctrica en generaciones sucesivas de tokamaks y otros dispositivos de confinamiento de plasma magnético, como los stellarators . Durante las siguientes dos décadas, Goldston dirigió varios esfuerzos experimentales que estudiaban la física y la eficacia del calentamiento de plasmas tokamak con haces neutros, descubriendo en el camino un tipo de inestabilidad que podría expulsar iones de haz energéticos si el sistema de haz neutro se dirigía demasiado ortogonalmente con respecto al plasma tokamak. También exploró una serie de otros mecanismos de pérdida de iones energéticos. Esto resultó crucial para determinar el rango de ángulos en los que los futuros sistemas de haz neutro podrían acceder a configuraciones de plasma toroidales. [4] [5]
Basándose en un amplio conjunto de datos experimentales de la mayoría de los tokamaks que operaban en ese momento, Goldston desarrolló la primera relación de escala empírica de amplia aplicación para el confinamiento de energía en plasmas de tokamak en función de parámetros como el radio mayor, el radio menor, la densidad, la corriente y la potencia de calentamiento de fuentes como los sistemas de haz neutro. [6] Esta relación de escala, que llegó a conocerse como “escala de Goldston”, proporcionó una herramienta predictiva para estimar el rendimiento de los tokamaks y encontró una amplia utilidad, formando finalmente el punto de partida para posteriores escalas de confinamiento de energía basadas en análisis mucho más amplios de datos de generaciones sucesivas de tokamaks. Cuanto mejor sea el confinamiento de energía en un tokamak, menos energía externa se requerirá para calentarlo a la temperatura a la que las reacciones de fusión nuclear se producirían lo suficientemente rápido como para producir energía eléctrica neta. [7]
En la década de 1980, Goldston dirigió el equipo de investigación de física del reactor de prueba de fusión Tokamak en Princeton para el Departamento de Energía de los Estados Unidos . En 1988, él, junto con James D. Strachan y Richard J. Hawryluk, recibió el Premio Dawson de la Sociedad Estadounidense de Física por el descubrimiento de un régimen operativo del tokamak con un confinamiento muy mejorado, que llegó a conocerse como el "régimen de superdisparo". [8]
A principios de los años 1990, Goldston dirigió los equipos de diseño de física en dos iniciativas para desarrollar diseños de tokamaks más avanzados. El primero, el Compact Ignition Tokamak , que pretendía ser un dispositivo de coste relativamente bajo para calentar un plasma a condiciones tales que la energía liberada por sus reacciones de fusión nuclear fuera suficiente para mantener el proceso en marcha, acabó evolucionando hasta convertirse en el Tokamak Physics Experiment , que no pretendía alcanzar la ignición, sino explorar métodos más complejos y dinámicos para controlar y aumentar el confinamiento y la estabilidad de los plasmas de los tokamaks. [9] Este diseño, a su vez, formó el punto de partida para el diseño final del tokamak KSTAR , el tokamak insignia actualmente en funcionamiento del programa de fusión nuclear de Corea del Sur .
En 1992, Goldston fue nombrado profesor del Departamento de Astrofísica y Astronomía de la Universidad de Princeton, y en 1997 fue nombrado Director del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton. También ha servido, desde su fundación, como miembro del Comité Asesor de Ciencia y Tecnología del proyecto internacional de tokamak ITER que se está construyendo en la región de Provenza , en Francia . [10] En 1995, fue coautor de un libro de texto, Introducción a la Física del Plasma. [11]
El trabajo de Goldston sobre la fusión desde que dejó el cargo de director de PPPL se centra en las interfaces plasma-material en el contexto de la construcción de tokamaks productores de energía. Desarrolló un modelo heurístico sobre cómo el calor escapa de un tokamak, que predijo con éxito las mediciones en máquinas existentes. [12]
En 1987 fue elegido miembro de la Sociedad Americana de Física "por sus destacadas contribuciones teóricas y experimentales a la comprensión del transporte y calentamiento de los plasmas tokamak" [13].
Goldston ha sido un defensor del desarme nuclear durante mucho tiempo. En 2013, él, Boaz Barak y Alexander Glaser trabajaron para diseñar un sistema de "conocimiento cero" para verificar que las ojivas designadas para el desarme sean realmente lo que dicen ser. Al dirigir neutrones de alta energía hacia la ojiva bajo investigación y comparar la distribución que pasa a través de ella con la distribución que pasó por una ojiva conocida, los inspectores pueden determinar si una ojiva que se está desarmando es genuina o una artimaña diseñada para evadir los requisitos del tratado, sin filtrar secretos nucleares. [14] Por este trabajo, la revista Foreign Policy los incluyó en su lista de 2014 de los 100 pensadores globales líderes. [15]