Επιστήμη

Για πρώτη φορά επιβεβαιώθηκε ανάφλεξη σε πείραμα πυρηνικής σύντηξης

Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν τη μυστηριώδη θεμελιώδη φυσική που βασίζεται στις αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης, που τροφοδοτούν τον Ήλιο και άλλα αστέρια

Οι επιστήμονες που εργάζονται για το όνειρο της πυρηνικής σύντηξης, μια μορφή ενέργειας που θα μπορούσε ενδεχομένως να παρέχει άφθονη καθαρή ενέργεια στο μέλλον, ανακάλυψαν μια εκπληκτική και ανεξήγητη συμπεριφορά μεταξύ σωματιδίων σε ένα κυβερνητικό εργαστήριο, αναφέρει μια νέα μελέτη. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν τη μυστηριώδη θεμελιώδη φυσική που βασίζεται στις αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης, που τροφοδοτούν τον Ήλιο και άλλα αστέρια.

Ερευνητές στο National Ignition Facility (NIF), και στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore (LLNL) του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ, γιόρτασαν πρόσφατα το ορόσημο της δημιουργίας αυτού που είναι γνωστό ως «φλεγόμενο πλάσμα», το οποίο είναι μια ενεργοποιημένη κατάσταση της ύλης η οποία συντηρείται κυρίως από «σωματίδια άλφα» που δημιουργούνται από αντιδράσεις σύντηξης. Το NIF έχει επίσης φτάσει στο κατώφλι της παραγωγής «ανάφλεξης», που σημαίνει αυτοσυντηρούμενες αντιδράσεις σύντηξης, κάτι που είναι μια σημαντική ανακάλυψη, αν και πιθανότατα θα χρειαστούν ακόμη δεκαετίες για να αναπτυχθεί ένας αντιδραστήρας σύντηξης – υποθέτοντας ότι είναι πραγματικά εφικτό.

Τώρα, μια ομάδα με επικεφαλής τον Ed Hartouni, φυσικό στο LLNL, αποκάλυψε ότι τα σωματίδια μέσα στο καιόμενο πλάσμα έχουν απροσδόκητα υψηλές ενέργειες που θα μπορούσαν να ανοίξουν νέα παράθυρα στην εξωτική φυσική των αντιδραστήρων σύντηξης, κάτι που «θα μπορούσε να είναι σημαντικό για την επίτευξη ισχυρής και αναπαραγώγιμης ανάφλεξης», σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσιεύτηκε τη Δευτέρα στο Nature Physics .

«Αυτό είναι ένα νέο καθεστώς πλάσματος. Τα διαγνωστικά NIF κατέστησαν δυνατή τη μελέτη αυτών των πραγμάτων με τρόπους που δεν μπορούσαμε να κάνουμε πριν», είπε ο Hartouni. «Είμαστε σε θέση να δούμε πράγματα σε ένα επίπεδο που δεν μπορούσαμε να τα δούμε πριν, και θα υπάρχουν σίγουρα ακόμα μεγαλύτερες εκπλήξεις όταν εντατικοποιηθούν τα πειράματα, συμπλήρωσε».

Η ομάδα ανακάλυψε την παράξενη συμπεριφορά των ιόντων ενώ εξέταζε παρατηρήσεις από διάφορα πειράματα που έχουν συμβεί στο NIF τα τελευταία χρόνια. Αυτές οι δοκιμές περιλαμβάνουν σύντηξη μεταξύ σωματιδίων που ονομάζονται ιόντα, τα οποία είναι άτομα που δεν έχουν τον ίδιο αριθμό θετικών και αρνητικών συστατικών (πρωτόνια και ηλεκτρόνια), αφήνοντάς τους ένα ηλεκτρικό φορτίο. 

Χρησιμοποιώντας δεκάδες λέιζερ για τη θέρμανση ιόντων δευτερίου και τριτίου, που είναι και οι δύο βαρύτερες εκδόσεις υδρογόνου, οι ερευνητές NIF δημιουργούν αντιδράσεις σύντηξης μεταξύ των ιόντων. Σε ένα καιόμενο πλάσμα, οι αντιδράσεις μεταξύ των ιόντων παράγουν νέες «οντότητες», που ονομάζονται σωματίδια άλφα, τα οποία ανεβάζουν υψηλότερες θερμοκρασίες που, με τη σειρά τους, πυροδοτούν ακόμη περισσότερες αντιδράσεις ως μέρος ενός θερμοπυρηνικού εγκαύματος. 

Ο Hartouni και οι συνεργάτες του έδειξαν τώρα ότι τα πειράματα NIF που παράγουν σωματίδια άλφα δείχνουν σταθερά ιόντα με υψηλότερες ενέργειες από ό,τι προβλέπουν τα μοντέλα, αν και η πηγή αυτών των ενεργειακών ενισχύσεων «είναι ένα ανοιχτό πειραματικό ερώτημα», σύμφωνα με τη μελέτη. Η ομάδα παρουσίασε τέσσερις πιθανές εξηγήσεις για την παρατήρηση, συμπεριλαμβανομένων των αποκαλούμενων «κινητικών επιδράσεων» που στηρίζονται σε εικασίες από προηγούμενες θεωρίες, αλλά θα χρειαστούν περισσότερα πειράματα και σχολαστική έρευνα για να κατανοηθούν οι υποκείμενοι μηχανισμοί που λειτουργούν στο πλάσμα.

Η επιστημονική ομάδα σχεδιάζει να συνεχίσει την αναζήτηση ενδείξεων σχετικά με την παράξενη συμπεριφορά ιόντων τόσο σε μοντέλα όσο και σε πειράματα. Δεδομένου ότι το NIF έχει δημιουργήσει αυτή την άνευ προηγουμένου «είσοδο» στον παράξενο κόσμο των αντιδράσεων σύντηξης, η ομάδα είναι βέβαιο ότι θα βρει περίεργες νέες ιδέες ανεξάρτητα από την κατεύθυνση που θα τους πάρει η έρευνά τους.

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

Back to top button