Новий прорив може бути ключем до ядерного синтезу

Futurism / M. S.

Використав плазму на основі аргону (замість водню, дейтерію чи гелію), дослідники легше отримали умови, необхідні для зіткнень магнітного перез'єднання. Краще розуміння цього явища може дозволити нам краще передбачати бурі в космосі, пояснювати астрофізичні явища, і навіть досягти проривів в ядерному синтезі.

Удосконалення процесу

Плазма являє собою гарячий, іонізований газ, який становить 99,9 відсотка всієї спостережуваної матерії у Всесвіті. У високу провідність плазми магнітні силові лінії, які можуть приєднатися до одна одній, подільні, і знову зібратися разом. Як і в ламанні молекулярної зв'язку, Це явище, зване магнітне перепідключення, вивільняє величезну кількість енергії.

Під час магнітного перез'єднання, енергія магнітного поля перетворюється в кінетичну, так і теплову енергію. Явище зазвичай відбувається в тонких листів плазми, де електричний струм буде найбільш концентрованою, і він несе відповідальність за природних явищ, таких як сонячні спалахи, північного сяйва, а також гамма-сплесків в космічному просторі.

Магнітне перез'єднання відбувається в спостережуваному Всесвіті набагато швидше, ніж теоретично повинно бути можливим. Для обліку цього, дослідники припустили, що плазмоїд нестабільність в грі під час зіткнень магнітного перез'єднання. Ці нестійкості будуть розпадатися плазмові листи в магнітні бульбашки (плазмоидов), які могли б потім враховують дуже швидкого магнітного перез'єднання.

До серпня 2016 року згустку нестабільності не було спостерігалися лише в бесстолкновітельной плазмі (плазми, в якій зіткнення мізерно малі, як і в даний час верхні шари атмосфери Землі). Плазмоїд нестійкості в зіткнень плазми (плазми з частими зіткненнями, як і нині в космічному просторі) раніше тільки побічно спостерігати через телескопи, спектрометри і термоядерних установок. За допомогою аналізу світла, було ясно, що згустку нестійкості може відбуватися, але вчені досі не було прямих доказів.

Проте, в статті, опублікованій у випуску журналу Physical Review Letters серпня 2016 року, фізики з лабораторії фізики Прінстонського плазми (PPPL) повідомили, що вони були в стані безпосередньо спостерігати плазмового згустку нестабільності в зіткнень плазми в лабораторних умовах. Це дослідження, яке фінансувалося Міністерство енергетики США (DOE) і Відділом Геліофізика в NASA, дозволили фізикам підтвердити існування згустку нестабільності на електронному рівні.

В даний час дослідницька група використовувала магнітного перез'єднання експерименту (MRX) і плазму на основі аргону - на відміну від водню, дейтерію чи плазми гелію використовувалися раніше - легше зробити необхідні умови для зіткнень перез'єднання. Це розширення на дослідження дозволяє вченим навіть більш широкий доступ до взаємодій, які, як правило, мають місце тільки в глибоких куточках космічного простору і на поверхні зірок.

Як заявив Hantao Джі, видатний науковий співробітник PPPL який був співавтором доповіді і працює як професор кафедри Прінстонського університету астрофізичних наук "Вчені давно зазнавали труднощів вивчення цих плазм, тому що важко створити необхідні умови на Землі, і ми не можемо просто дотримуватися зондів безпосередньо в зірки. Тепер у нас є можливість зазирнути в їх розробках ".

універсальні Insights

Ці дані більше, ніж просто цікавої літератури. Магнітне перез'єднання може викликати великі шматки плазми отстрелить поверхні Сонця і взаємодіють із Землею, явище, відоме як корональних викидів маси (КВМ). Ударна хвиля від маси частинок, що рухаються від CME може викликати геомагнітні бурі, які можуть перешкодити з магнітосферою Землі і навіть піти так далеко, щоб викликати широко поширені електричні відключення електроенергії.

Повністю розуміння магнітного перез'єднання і як плазмоидами нестійкості впливають вона може дозволити нам краще передбачати бурі в космосі, пояснюють астрофізичні явища, і навіть поліпшити нашу здатність обмежитися плазми в токамак (бубліковідние магнітних пристроїв). Так як магнітні поля використовуються для утримання плазми в токамаке, в повній мірі зрозуміти, як ці лінії можуть розпадатися і повторного підключення необхідно, якщо ми хочемо, щоб використовувати ядерний синтез як джерело енергії.

Розподіл ядер в даний час складає лише невеликий відсоток від енергії, яка споживається на Землі, і це не зовсім надійним і безпечним в якості довгострокового рішення енергії. Ядерний синтез, з іншого боку, пропонує можливе рішення нашого нинішнього енергетичної кризи, забезпечуючи майже необмежену сталої енергетики, не проводячи парникових газів або небезпечних радіоактивних матеріалів. Цей науковий прорив може дійсно революціонізувати наші відносини з енергією, як населення планети продовжує збільшуватися, і викопні види палива продовжують оскаржувати наше майбутнє існування на цій планеті.

Список літератури: Science Bulletin, PPPL, NASA, phys.org