MASAČUSETS, Fizičari na Tehnološkom institutu Masačusets i Univerzitetu Ročester osmislili su nov način da “snime” visoko-energetske, visoko-temperaturne reakcije, koje su ključne za postizanje kontrolisane nuklearne fuzije.
Ovaj rad mogao bi jednog dana da pomogne naučnicima da upotrijebe nuklearnu fuziju kao izvor energije, a što bi moglo da baci novo svjetlo na osnovna pitanja o fizici zvijezda.
Nuklearna fuzija – proces u kojem se atomske čestice sjedinjuju formirajući teže nukleuse – oslobađa ogromnu količinu energije, oko milion puta veću od energije hemijske reakcije.
Kad se dešava nuklearna fuzija u nekontrolisanoj lančanoj rekaciji, to može rezultovati u termonuklearnoj eksploziji – kao što je ona generisana u hidrogenskoj bombi.
Postizanje kontrolisane nuklearne fuzije, koja može biti bezbjedan i pouzdan izvor skoro neograničene energije, jedan je od “svetih gralova” fizike visoko energetske gustoće, kaže Ričard Petras, viši naučnik istraživač na Tehnološkom institutu Masačuset Centru za nauku o plazmi i fuziji.
Decenijama su naučnici na Insititutu i drugdje radili ka tom cilju postavljajući scenu za male implozije koje stvaraju slične uslove visokih temperatura i gustoća nađenih na zvijezdama.
Jedan način kako fizičari kreiraju implozije je bombardovanjem malih kuglica vodonikovog goriva laserima. Unutar kuglice, komprimovani gas dostigao je oko 100 miliona stepeni, a što je oko sedam puta vrelije nego što je centar sunca.
Pod određenim uslovima, gustoća gasa može dostići 1.000 grama po kubnom centimetru, što je pedeset puta veće od gustoće zlata.
“To stvarno kreira uslove kakvi se mogu naći samo u unutrašnjosti zvijezda”, rekao je Petraso.
Do sada, fizičari su u najvećoj mjeri bili u stanju proučavati implozije samo mjerenjem čestica oslobođenih u impoziji gasa, kao što su protoni, iks zrake, neutroni i fotoni. Alternativno, oni su takođe studirali implozije sa iks zracima, kreirajući slike komprimovanih kuglica.
Novi metod detekcije omogućuje da naučnici po prvi put naprave snimak električnih i magnetskih polja generisanih implozijom.
Ovaj proces zahtijeva dvije implozije: jednu za proučavanje i drugu koja će služiti da se osvijetli prva implozija.
Prva implozija traje oko tri nanosekunde (milijarditi dio sekunde), a druga se može tempirati da ide u bilo koje vrijeme unutar ove tri nanosekunde.
Druga implozija generiše struju protona od kojih svi imaju isti energetski nivo, 15 miliona elektron volti. Zbog toga što su protoni nabijeni, njihove putanje su pod uticajem polja koja okružuju prvu imploziju. Ovi protoni se mogu zabilježiti, isto kao i fotoni, stvarajući sliku efekata polja. Fotoni međutim, nisu pod uticajem takvih polja i tako ne mogu detektovati njihovo prisustvo.
“To je način hvatanja slika sa protonima umjesto fotonima”, kaže Petraso.
Takve slike mogu pomoći naučnicima da doznaju da li su implozije blizu simetričnosti.
Da se postigne nuklearna fuzija, implozija se mora desiti sa skoro savršenom simetrijom. Takav događaj, takođe poznat kao ignicija (paljenje), nikad nije demonstriran eksperimentalno.
Ako se dogodi ignicija, oslobodilo bi se između 10 i 150 miliona džula energije fuzije. (150 miliona džula je kao iznos energije u galonu benzina, oslobođenog sa nečeg veličine vrha igle.)
Najveći dio ovog rada izveden je koristeći laserski sistem u Laboratoriji za lasersku elektroniku na Univerzizezu Ročester. Laserski sitem, nazvan Omega, je veličine fudbalskog igrališta.
Nacionalno postrojenje za igniciju, gdje se naučnici nadaju da će postići igniciju po prvi put, planirano je da bude otvoreno 2010. godine u Lorens Livmor nacionalnoj laboratoriji u Kaliforniji.
Uz pretpostavku da se ignicija postigne u periodu od 2010. do 2012. godine naučnici bi onda počeli da se direktno bave načinom kako iskoristiti ovu gorostasnu energiju za generisanje elektriciteta.