|  | 22 ноября 2015 | Энергетика

Новая технология позволит разогреть материю до температуры, выше чем температура в ядре Солнца, за 20 квадриллионных долей секунды

Солнце


Группа ученых из Лондонского имперского колледжа (Imperial College London), специализирующаяся в области теоретической физики, разработала метод, который позволит при помощи света лазеров разогреть материю до температур, превышающих температуры в ядре Солнца. При этом, разогрев может быть произведен всего за 20 квадриллионных долей секунды, что приблизительно в сто раз быстрее, чем это может сделать самая высокоэнергетическая лазерная установка National Ignition Facility (NIF), находящаяся в распоряжении ученых Национальной лаборатории имени Лоуренса в Ливерморе (Lawrence Livermore National Lab), которая используется для исследований в области термоядерного синтеза.

Напомним нашим читателям, что термоядерный синтез считается самым перспективным неисчерпаемым источником дешевой и экологически чистой энергии. Однако, практическая реализация реакторов термоядерного синтеза требует воссоздания экстремальных условий, подобных условиям, присутствующим в центре ядра Солнца. Такие условия могут быть созданы путем воздействия мощного импульса света лазеров, точнее, множества лазеров, работа которых синхронизирована с высокой точностью. Однако, инженеры и ученые, занимающиеся подобными технологиями, сталкиваются с проблемой недостаточно высокой скорости разогрева материи, которая используется в качестве термоядерного топлива.

Согласно ученым, скорость нагрева определяется не только мощностью лазеров, лучи которых фокусируются на цели. Эти технологии должен учитывать все тонкости процессов нагрева того или иного материала. В среде высокотемпературной плазмы, в которую превращается нагреваемая материя, луч лазерного света нагревает сперва электроны, которые после этого отдают свою энергию ионам, ядрам атомов материала, на которые приходится большая часть массы материи. Такой процесс работает, но работает он относительно медленно.

Идея, которую придумали ученые из Лондонского имперского колледжа, заключается в исключении электронов из этой цепочки и в прямом нагреве ионов. Согласно доктору Артуру Терреллу (Dr Arthur Turrell), им удалось выяснить, что если некоторые материалы поразить импульсом света мощного лазера, то в этих материалах возникают так называемые электростатические ударные волны.

В данном открытии нет ничего нового, этот факт был известен ученым достаточно давно. Но ранее было принято считать, что такие ударные волны могут вызывать временные колебания атомов, не нагревая их до более высокой температуры. Однако, используя мощный суперкомпьютер, ученые произвели моделирование воздействия электростатических ударных волн в среде разных материалов совершенно различной природы, начиная от пластиков, металлов и более экзотических материалов, таких, как гидрид цезия, у которого имеется несколько ионных комбинаций. Наличие нескольких различных комбинаций обуславливает то, что ионы движутся на разных скоростях, сталкиваются и производят трение, приводящее к разогреву материала. Такие эффекты обычно не проявляются у материалов, имеющих одну единственную ионную комбинацию. За счет высокой плотности гидрида цезия ударная волна уплотняет ионы в 10 раз, что способствует пропорциональному увеличению сил трения и, как следствие, к ускорению процесса нагрева.

"Два типа ионов, возникающих в плазме гидрида цезия, действуют как спичка и спичечный коробок. Для того, чтобы получить пламя, вы нуждаетесь в обоих этих предметах" - рассказывает доктор Марк Шерлок (Dr Mark Sherlock), - "Взяв даже несколько спичек, вы не сможете получить огонь, вы нуждаетесь в трении, которое возникает при касании спички поверхности спичечного коробка".

В настоящий момент идея, предложенная физиками из Лондонского имперского колледжа, является теоретической, подкрепленной лишь результатами нескольких "пробных" экспериментов. Но эта теория была "опробована" на нескольких компьютерных моделях и все полученные результаты указывают на то, что при помощи новой технологии можно нагреть небольшое количество материи до температуры более 11.6 миллиона градусов Цельсия за десятки фемтосекунд. И основной проблемой, которая стоит сейчас перед учеными, является практическое доказательство работоспособности их теории.

"Конечно, в недрах сверхмощных ускорителей, таких, как Большой Адронный Коллайдер, в местах, где сталкиваются частицы и атомы, происходят и более быстрые изменения температуры" - рассказывает доктор Террелл, - "Предлагаемая нами технология не требует строительства специальных грандиозных установок, она может быть опробована на нескольких уже существующих в мире сверхмощных лазерах. И если нам удастся получить практическое подтверждение нашей теории, то это станет огромным прорывом в области создания управляемой реакции термоядерного синтеза".




Ключевые слова:
Нагрев, Материя, Плазма, Свет, Лазер, Температура, Термоядерный, Синтез, Энергия, Скорость, Электрон, Ион, Трение

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Лазер OMEGA воспроизвел условия, близкие к границе начала реакций термоядер ...
  • Ученым NIF впервые удалось достичь положительного энергетического баланса и ...
  • Несут ли угрозу миру новые мощнейшие лазеры нового поколения?
  • Самый большой в мире лазер делает первые шаги к реализации управляемой реак ...
  • Ученые сделали еще один шаг на пути к управляемому термоядерному синтезу, д ...




  • 22 ноября 2015 12:49
    #1 Написал: ESCOGIDO

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Эх Токамак, Токамак... Они творят эволюционный путь человечества, а на выходе этого конвейера выйдет как всегда "пулемет"... А Токамак, как нибудь потом...
        
    22 ноября 2015 17:02
    #2 Написал: andru.f

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Понятное дело, что прикрываясь мирными, с виду, разработками пытаются создать супер оружие. Но если вдруг получат источник дешёвой энергии, то будут ли и тогда продолжать воевать? Из-за чего теперь? Нефть и газ не нужны...
        
    22 ноября 2015 20:11
    #3 Написал: Strilec

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Гідрид цезію.
    Де гідрид - там може бути і дейтерид, для хімії це те саме. І для їхнього "тертя іонів" теж достатньо близько.
    Де є дейтерій - там уже щось реальне з термоядом.
    Але ж при цьому в плазмі шалена кількість ну дуже важких ядер цезію! Невже ці важкенні ядра просто так дадуть іти реакції синтезу, невже не перекриють їй дорогу, причому наглухо?
        
    23 ноября 2015 08:20
    #4 Написал: kasanabeer

    Публикаций: 0
    Комментариев: 134
    Будут воевать за установление идейно правильной демократии в недемократичной стране. За контроль. За свои власть и порядок, как бывший Советский Союз. Тоже хотел мир во всем мире. Только свой мир fellow
        
    23 ноября 2015 20:41
    #5 Написал: viralig

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Да просто устранят "лишнее население". Воевать найдут за что - религии, воды, места под солнцем ....... причин много, выбирай любую. Еслиб действительно хотели, то давно уже мы б имели и мирный термояд, а так основное направление всех исследований - это оружие, все остальное побочный продукт.
        
    23 ноября 2015 22:44
    #6 Написал: Pulsar

    Публикаций: 0
    Комментариев: 319
    Цитата: viralig
    сновное направление всех исследований - это оружие, все остальное побочный продукт.

    Так водородная бомба уже давным давно существует. А вот контролируемый термоядерный синтез никак не получается. Слишком уж высокая температура плазмы. Надо копать в сторону расщепления материи на составляющие (всякие мезоны, глюоны, кварки), тогда энергии будет гораздо больше (правда, можно ненароком солнечную систему уничтожить). Но зато кто-то увидит вспышку сверхновой smile
        
    24 ноября 2015 09:46
    #7 Написал: viralig

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Pulsar - я и не говорю, что человечество не добилось ядерного синтеза - я говорю что изначально ядерный синтез получен в оружии, так и с распадом изотопов, изначально ядерная бомба, а уж потом - ядерные эл. станции, ядерные элементы питания, медицина и ..........
    По поводу более элементарного, угадай что в первую очередь будет?????? По моему изначально бомба на анти материи, далее если выживем кварковая бомба .....
    Только вот представь какой разрушительной силой она будет обладать, ведь для того чтобы расщепить один атом водорода на кварки, нужно столько энергии, сколько будет достаточным чтоб поднять среднего человека этак метров на 10-15 над землей.
        
    25 ноября 2015 16:18
    #8 Написал: Strilec

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Цитата: viralig,
    далее если выживем кварковая бомба .....
    Только вот представь какой разрушительной силой она будет обладать, ведь для того чтобы расщепить один атом водорода на кварки, нужно столько энергии, сколько будет достаточным чтоб поднять среднего человека этак метров на 10-15 над землей.


    Я не здивуюсь, якщо виявиться, що ті кварки існують тільки дуже відомий малий час і тільки після того, як у дуже малий простір всадять згадану вами шалену енергію. Тобто це частинки чисто рукотворні. Тобто, щоб та"кваркова бомба" видала ту свою страшну руйнівну силу - треба буде спочатку доставити в ту бомбу (за баааагато кілометрів!) ще більше енергії.
    Але якщо ту енергію треба буде туди доставляти, то нафіг та бомба? Енергія ж і сама справиться...
        
    27 ноября 2015 20:21
    #9 Написал: viralig

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Уважаемый Strilec в нынешних экспериментах - разве только в колайдере можно их наблюдать, только вот в свободном состоянии они находятся недолго, поэтому говорит о их времени жизни не возможно. Если они фундаментальные кирпичики всего сущего - то вообще не распадаются. А про бомбу я размышлял, чисто гипотетически. Хотя при определенном уровне технологий быть может и такое будет возможно. Фантастика имеет свойство проникать в нашу жизнь) в той или иной форме.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.