Šiaurinių Žiburių Fizika Galėtų Padėti Branduolių Sintezei

{h1}

Aurora nėra tik graži. Tai galėtų padėti sukurti branduolių sintezę laboratorijoje.

Aurora yra ne tik kvapą gniaužiantis šviesos ekranas. Tai taip pat gali išlaikyti magnetinio reiškinio, susijusio su saulės branduoline sinteze, paslaptį. Ši paslaptis netgi galėtų padėti sukurti branduolių sintezę laboratorijoje, sako tyrėjų komanda.

Branduolių sintezė yra reakcija, sujungianti dviejų atomų branduolius į vieną. Procesas įgalina žvaigždes, tačiau patirti sintezės reakciją, vykstančią Žemėje, yra labai sudėtinga, ir iki šiol tai nepaisė mokslininkų. Pavyzdžiui, vasario mėnesį Kalifornijos Lawrence Livermore laboratorijos tyrėjai padarė antraštes, kai jiems pavyko paskatinti sintezės reakciją, kurios metu sunaudota mažiau degalų, nei buvo pagaminta. Bet bendras reakcijos sukėlimo procesas vis tiek užėmė daugiau energijos nei buvo sugeneruota.

Dabar Mičigano universiteto ir Prinstono universiteto tyrėjų komanda tikisi, kad sintezės eksperimentų atlikimą galima pagerinti tiriant magnetinių laukų dinamiką, stebimą auros metu. [Vaizdo įrašas: sintezės energijos poreikis]

Išskirtinis sintezė

Norėdami sukelti sintezės reakciją Žemėje, degalus (paprastai lygius deuterio ir tričio mišinius, kurie yra du vandenilio atomo izotopai) reikia suspausti iki tokios temperatūros ir tankio, kaip ir žvaigždės šerdyje. Jei tokiomis labai specifinėmis sąlygomis vandenilio kuras laikomas pakankamai ilgai, perkaitintos dujos virsta laisvai judančių, įkrautų dalelių, vadinamų plazma, „sriuba“. Esant tokiai būsenai, vandenilis pradeda susilieti į energetinį helį. Taip dega jaunos žvaigždės, naudodamos vandenilį, suspaustą pačios žvaigždės gravitacijos. Kai sintezės prietaisai tampa didesni, o juose esanti plazma tampa karštesnė ir labiau suspausta, yra vilties vieną dieną pasiekti „užsidegimą“ - tašką, kuriame plazma įkaista savaime.

Kitas galaktikos procesas gali padėti įvedėjui siekti susiliejimo su žeme. Saulės plazmai besisukant aplink, medžiaga sukuria stiprų magnetinį lauką. Kartais šis laukas yra toks stipriai įtemptas, kad jo lauko linijos yra priverstos kartu veikti, ir tada Saulė į kosmosą išleidžia didžiulį energijos kiekį, vadinamą saulės užsidegimu. Kartais žybsnis sprogsta tiesiai Žemės kryptimi ir siunčia į planetą labai įkrautų saulės dalelių srautą.

Saulės dalelėms artėjant prie Žemės, jos iškraipo jos magnetinį lauką, o tai leidžia kai kurioms įkrautoms dalelėms patekti į atmosferą šiauriniame ir pietiniame poliuose. Kai dalelės sąveikauja su dujomis Žemės atmosferoje, šios dujos pradeda švytėti. Šiaurėje tai vadinama aurora borealis arba šiaurės pašvaiste. Pietiniame pusrutulyje matomi pietiniai žiburiai vadinami aurora australis. [Galerija: spalvingų aurorų vaizdai]

Jei šis saulės vėjas yra ypač stiprus, jis gali sukelti planetos magnetinio lauko linijų atsiribojimą nuo Žemės. Tada, nutolę maždaug trečdalį kelio nuo Žemės į Mėnulį, šios linijos vėl jungiasi ir vėl įsijungia į savo vietą. Proceso metu jie linguoja įkrautas saulės daleles link Žemės atmosferos, sukeldami aurą. Šis priešingai nukreiptų magnetinio lauko linijų laužymas ir persijungimas vadinamas magnetiniu persijungimu. Beje, mokslininkai taip pat mano, kad magnetinis sujungimas suteikia pačią saulės šviesą.

Pvz., Esant aurora borealis, šiauriniai žibintai dažniausiai būna šalia Šiaurės ašigalio, tačiau kuo daugiau magnetinio lauko linijų atsijungia ir atsitraukia atgal, tuo toliau į pietus gali pasirodyti žiburiai.

Tačiau branduolių sintezės metu laboratorijoje magnetinis ryšys taip pat vyksta daug mažesniu mastu. Ir būtent šis procesas gali padėti branduolių sintezei efektyviai naudoti energiją, pranešė tyrėjai kovo 14 d. Žurnale „Physical Review Letters“.

Suspaudžiamos granulės

Norėdami sukelti sintezę Žemėje, mokslininkai galingais lazeriais suspaudžia vandenilio izotopų granules, kol kuras pasiekia panašų tankį ir temperatūrą kaip žvaigždės viduje.

Tačiau problema yra ta, kad lazerio nukreipimas į kuro granules jo visiškai nesuspaudžia; vietoj to, granulės deformuojasi.

"Labai sunku vienodai išspausti granules. Tai tiesiog nesuspaudžia iki gražios ir lygios sferos", - sakė Aleksandras Tomas iš Mičigano universiteto, kuris yra bendraautoris naujame popieriuje. "Ir jei jis nėra lygus ir tolygus, jis nepasieks pakankamos temperatūros ir tankio, kad degalai visiškai sudegtų, ir jūs sunaudosite daug daugiau lazerio energijos nei išeisite sintezės energijai.. “

Kad išspręstų šią problemą, šiuolaikinės sintezės priemonės granulę įdeda į metalinę talpyklą. Lazerio pluoštai yra skirti šildyti kanistro vidines sienas, sukeliant intensyvų rentgeno dušą, skirtą vienodai šildyti granules.

Teoriškai tai turėtų suspausti degalus į lygią, vienodą sferą. Bet tai neveikia, sakė Tomas.

"Tai atsitinka dėl įvairių priežasčių, įskaitant ir todėl, kad lazeriai taip pat sukuria labai stiprius magnetinius laukus - apie 100 Tesla - ant kanistro vidinio paviršiaus. Jie veikia kaip užtvara, sustabdydami šilumą tolygiai plisti", - teigė Tomas. („Tesla“ yra magnetinio lauko stiprio matavimas.) „Tarsi kiekvienas lazeris ant„ ertmės “sukurtų„ dėmelę “, todėl galutinis temperatūros pasiskirstymas būtų„ dėmėtas “, o granulės susispaudžia į taškelį, o ne gražią sferą. "

Pašalinti dėmėtumą

Tomas ir jo kolegos dabar siūlo, kad raktas į šilumos tolygų taikymą galėtų būti magnetinė jungtis.

"Aplink kiekvieną lazerio" tašką "ant baliono yra plazmoje savaime sugeneruoti savaiminiai magnetiniai laukai. Mūsų planas yra priversti šiuos laukus nustumti, o tada vėl sujungti", - sakė Tomas. [Susukta fizika: 7 protu nesuvokiami radiniai]

Nutraukus ir vėl sujungus magnetinius laukus, pasikeistų plazmos forma ir būtų nukreiptas elektronų, nešančių šiluminę energiją, srautas, tolygiau paskirstant šilumą.

Mokslininkai panaudojo kompiuterį, norėdami modeliuoti magnetinio sujungimo procesą plazmoje dviejose kaimyninėse lazerio vietose.

Modeliavimas parodė, kad „magnetinius laukus gali pastumti šilumos srautai, o laukus iš naujo sujungti gali sukelti šie srautai“, - teigė vienas iš Prinstono plazmos fizikos laboratorijos tyrėjų Willas Foxas.

Šiuo metu tyrėjai vis dar tiksliai nežino, kaip efektyviausiai atstatyti šį ryšį, nes „mes dar tik pradėjome suprasti [procesą]. Ir tyrimas nebuvo išsamus visų kintamųjų žvilgsnis, tai tik pirmasis įrodymas, kad šis procesas gali įvykti “, -„ Fox “pasakojo„ WordsSideKick.com “.

Tyrime nedalyvavęs ir Lawrence Livermore nacionalinėje laboratorijoje dirbantis plazmos fizikas Scottas Wilksas rezultatus vadina svarbiais.

"Atsižvelgiant į tai, kiek lazerio pluoštai yra persidengę ant sienos, ši teorija būtų puiki vieta pradėti, kad būtų galima paaiškinti šiuos stebimus magnetinius laukus. Paprastai žmonės galvoja, kad norite, kad lazerio spindulių pasiskirstymas per visą sieną būtų tolygesnis. geriausia simetrija. Daugybę kartų lazerio spindulių tam nepakanka. Šis straipsnis suponuoja, kad gali būti alternatyvių lazerio spindulių konfigūracijų, kad tai būtų padaryta panaudojant magnetinį ryšį “, -„ Wilks “pasakojo„ WordsSideKick.com “.

Tačiau jis pridūrė, kad su dabartiniais modeliavimais yra keletas apribojimų. Tai apima mažą sistemos dydį, kartų, mažesnių nei tikrasis eksperimentas, modeliavimą ir dalelių nesugebėjimą judėti visuose trijuose matmenyse modeliavimo dėžutėje.

"Tačiau būsimi kompiuteriai, turintys daugiau atminties ir greitesni skaičiavimo greičiai, leistų tyrėjams ištirti, ar šis poveikis vaidina svarbų vaidmenį dabartiniuose su branduolio sintezės tyrimais susijusiuose eksperimentuose", - teigė Wilksas.

„Google+“. Sekite mus @gyvenimų mokslas, Facebook & „Google+“. Originalus straipsnis apie gyvą mokslą. Stebėkite autorių „Twitter“ @SciTech_Cat


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Pirmosios Pasaulyje Automobilių Lenktynės Startuos Šį Savaitgalį
Pirmosios Pasaulyje Automobilių Lenktynės Startuos Šį Savaitgalį

Jav Karinio Jūrų Laivyno Naras Ištirs Antrojo Pasaulinio Karo Laikų Avariją
Jav Karinio Jūrų Laivyno Naras Ištirs Antrojo Pasaulinio Karo Laikų Avariją

Mokslas Naujienos


Ačiū, Šaknų Kanalai? Lazeriai Galėtų Pakeisti Odontologo Grąžtą
Ačiū, Šaknų Kanalai? Lazeriai Galėtų Pakeisti Odontologo Grąžtą

Ar „Poop Transplantacija“ Gali Pakeisti Jūsų Svorį?
Ar „Poop Transplantacija“ Gali Pakeisti Jūsų Svorį?

Didžiausias Pasaulyje Organizmas Miršta
Didžiausias Pasaulyje Organizmas Miršta

Kaip Veikia „Ghost Busters“
Kaip Veikia „Ghost Busters“

Kaip Kulka Laikinai Paralyžiavo Mažą Mergaitę?
Kaip Kulka Laikinai Paralyžiavo Mažą Mergaitę?


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com