Fizika Sjevernog Svjetla Mogla Bi Pomoći U Nuklearnoj Fuziji

{h1}

Aurora nije samo lijepa. To bi moglo pomoći stvaranju nuklearne fuzije u laboratoriju.

Aurora je više od pukog prikaza svjetla. Također može sadržavati tajnu magnetskog fenomena povezanog s nuklearnom fuzijom koja napaja sunce. Ta bi tajna mogla čak pomoći stvaranju nuklearne fuzije u laboratoriju, kaže tim istraživača.

Nuklearna fuzija je reakcija koja kombinira jezgre dva atoma u jedno. Proces daje zvijezde, ali vrlo je teško dobiti samoodržavajuću reakciju fuzije na Zemlji i do sada je izbjegao znanstvenike. Primjerice, u veljači su istraživači laboratorija Lawrence Livermore u Kaliforniji objavili naslove kada su uspjeli potaknuti fuzijsku reakciju koja je pojela manje goriva nego što je proizvelo. No, cjelokupni postupak pokretanja reakcije i dalje je oduzimao više energije nego što je nastalo.

Sada se tim istraživača sa Sveučilišta u Michiganu i Sveučilišta Princeton nada da se izvedba pokusa fuzije može poboljšati istraživanjem dinamike magnetskih polja opaženih tijekom aure.

Neizbježna fuzija

Da biste pokrenuli reakciju fuzije na Zemlji, gorivo (obično jednake mješavine deuterija i tritija, koji su dva izotopa vodikovog atoma), moraju komprimirati do temperature i gustoće slične onoj u jezgri neke zvijezde. Ako se vodikovo gorivo zadrži dovoljno dugo u ovim vrlo specifičnim uvjetima, pregrijani plin pretvara se u "juhu" slobodno pokretnih, nabijenih čestica koje nazivamo plazmom. U tom stanju, vodik se počinje stopiti u energetski helij. Tako mlade zvijezde sagorijevaju pomoću vodika komprimiranog gravitacijom zvijezda. Kako uređaji za fuziju postaju veći i plazma u njima postaje toplija i komprimiranija, postoji nada da će jednog dana doći do "paljenja" - točke u kojoj se plazma zagrijava bez vanjskog ulaza.

Još jedan galaktički proces mogao bi nam pomoći u potrazi za fuzijom vezanom za Zemlju. Kako se sunčeva plazma vrti okolo, tvar stvara snažno magnetsko polje. Ponekad je ovo polje toliko jako napregnuto da se njegove poljane linije forsiraju zajedno, u tom trenutku Sunce oslobađa ogromnu količinu energije u svemir, poznato kao sunčeva svjetlost. Ponekad, plamen eksplodira ravno u smjeru Zemlje, šaljući planetu struju visoko nabijenih solarnih čestica.

Kad se solarne čestice približe Zemlji, izobličuju njeno magnetsko polje, što omogućava nekim nabijenim česticama da uđu u atmosferu na Sjevernom i Južnom polu. Kako čestice komuniciraju s plinovima u Zemljinoj atmosferi, ti plinovi počinju svijetliti. Na sjeveru je to poznato kao aurora borealis, odnosno Sjeverno svjetlo. Južno svjetlo, koje se vidi u južnoj hemisferi, naziva se aurora australis. [Galerija: Slike prekrasnog Aurora]

Ako je ovaj solarni vjetar posebno jak, može uzrokovati da se magnetske polja planeta odvoje od Zemlje. Zatim, nakon što su prešli trećinu puta od Zemlje do Mjeseca, ove se linije ponovo povezuju i vraćaju natrag na svoje mjesto. U tom procesu, oni nabijaju nabijene solarne čestice prema Zemljinoj atmosferi, pokrećući auroru. To lomljenje i ponovno povezivanje suprotno usmjerenih linija magnetskog polja naziva se magnetska rekonekcija. Uzgred, znanstvenici također vjeruju da magnetsko ponovno spajanje pokreće same solarne baklje.

Na primjer, uz aurora borealis, sjeverna svjetla obično se javljaju u blizini Sjevernog pola, ali što se više magnetskih polja odvoji i povuku natrag, to se svjetla na jugu mogu pojaviti.

Međutim, magnetsko ponovno spajanje događa se i u mnogo manjem opsegu tijekom nuklearne fuzije u laboratoriju. I upravo bi taj proces mogao pomoći da nuklearna fuzija postane energetski učinkovita, objavili su istraživači 14. ožujka u časopisu Physical Review Letters.

Stiskanje peleta

Kako bi pokrenuli fuziju na Zemlji, znanstvenici komprimiraju pelet izotopa vodika uz pomoć moćnih lasera, sve dok gorivo ne postigne sličnu gustoću i temperaturu kao u zvijezdi.

Problem je, međutim, što usmjeravanje lasera na pelet goriva uopće ne komprimira jednoliko; umjesto toga, pelet se deformira.

"Vrlo je teško ravnomjerno stisnuti pelet. Jednostavno se ne stisne u lijepu, glatku sferu", rekao je Alexander Thomas sa Sveučilišta u Michiganu, koji je koautor ovog novog rada. "A ako nije glatko i ujednačeno, neće postići dovoljnu temperaturu i gustoću kako bi gorivo u potpunosti izgorjelo, i na kraju ćete uložiti puno više laserske energije od količine fuzijske energije koju izvučete „.

Da bi se riješili ovaj problem, moderna fuzijska postrojenja postavljaju pelet u metalni kanister. Laserske zrake su namijenjene zagrijavanju unutarnjih zidova kanistera, što izaziva intenzivno tuširanje rendgenskih zraka koje imaju za cilj ravnomjerno zagrijavanje peleta.

Teoretski bi to trebalo komprimirati gorivo u glatku, jednoliku sferu. Ali to ne uspijeva, rekao je Thomas.

"To se događa iz različitih razloga, uključujući i zato što laseri također stvaraju vrlo jaka magnetska polja - oko 100 Tesla - na unutarnjoj površini kanistera. Oni djeluju poput barijere, sprečavajući da se toplina ravnomjerno širi", rekao je Thomas. (Tesla je mjerenje jakosti magnetskog polja.) "Kao da svaki laser stvara" mrlju "na šupljini, čineći konačnu raspodjelu temperature" mrljavom ", a pelet se utisne u mrlju, a ne lijepu sferu. "

Uklanjanje mrlje

Thomas i njegovi kolege sada sugeriraju da bi ključ za ravnomjerno korištenje topline mogla biti magnetska rekonekcija.

"Oko svakog laserskog" mjesta "na kanisteru postoje samo-generirana, spontana magnetska polja u plazmi, a naš je plan da se ta polja odvoje i zatim ponovo povežu", rekao je Thomas. [Iskrivljena fizika: 7 nalaza za puhanje uma]

Razbijanje i ponovno povezivanje magnetskih polja promijenilo bi oblik plazme i preusmjerilo tok elektrona koji nose toplinsku energiju, ravnomjernije raspoređujući toplinu.

Znanstvenici su koristili računalo za simulaciju procesa magnetske rekonekcije u plazmi na dva susjedna laserska žarišta.

Simulacije su pokazale da „magnetska polja mogu biti potisnuta naokolo pomoću tokova topline, a ponovno povezivanje polja može se potaknuti tim tokovima“, rekao je Will Fox, jedan od istraživača studije iz Princetonove fizike laboratorija za plazmu.

U ovom trenutku, istraživači još uvijek ne znaju točno kako to ponovno povezivanje učiniti najučinkovitijim, jer "smo u tako ranoj fazi razumijevanja [procesa]. A studija nije bila iscrpan pogled na sve varijable, samo prva demonstracija da se taj proces može dogoditi ", rekao je Fox za WordsSideKick.com.

Scott Wilks, fizičar plazme koji nije bio uključen u studiju i koji radi u Nacionalnom laboratoriju Lawrence Livermore, rezultate smatra važnim.

"Ovisno o tome kako se laserske zrake preklapaju na zidu, ova bi teorija bila sjajno mjesto za početak, kako bismo započeli objašnjavanje tih promatranih magnetskih polja. Ljudi obično misle da želite najlakšu raspodjelu laserskog snopa preko cijelog zida za najbolja simetrija. Mnogo puta jednostavno nema dovoljno laserskih zraka za to. Ovaj rad podrazumijeva da mogu postojati alternativne konfiguracije laserskih zraka da se to postigne iskorištavanjem magnetske rekonekcije ", rekao je Wilks za WordsSideKick.com.

Postoji nekoliko ograničenja povezanih s trenutnim simulacijama, međutim, dodao je. To uključuje malu veličinu sustava, modeliranje puta kraće od stvarnog pokusa i nemogućnost kretanja čestica u sve tri dimenzije u okviru za simulaciju.

"Ipak, buduća računala s više memorije i većim brzinama računanja omogućila bi istraživačima da li taj efekt igra važnu ulogu u trenutnim eksperimentima vezanim za fuziju", rekao je Wilks.

Za Google+. Prati nas @wordssidekick, Facebook. Izvorni članak o WordsSideKick.com. Pratite autora na Twitteru @SciTech_Cat


Video Dodatak: Eyes on the Skies (Full movie).




Istraživanje


Real-Life 'Traktor Snop' Može Levitirati Objekte Pomoću Zvučnih Talasa
Real-Life 'Traktor Snop' Može Levitirati Objekte Pomoću Zvučnih Talasa

Fred Lawrence Whipple
Fred Lawrence Whipple

Znanost Vijesti


Extra Girly Geni Pojačavaju Muški Seksualni Nagon
Extra Girly Geni Pojačavaju Muški Seksualni Nagon

Ne, Ako Imate Malo Dodatne Masti, Nećete Dugo Živjeti
Ne, Ako Imate Malo Dodatne Masti, Nećete Dugo Živjeti

Ubija Li Kava Dobrobiti Vitamina?
Ubija Li Kava Dobrobiti Vitamina?

Kako Će Raditi Fuzijski Pogon
Kako Će Raditi Fuzijski Pogon

Najstariji Slučaj Downovog Sindroma Otkriven Na Srednjovjekovnom Groblju
Najstariji Slučaj Downovog Sindroma Otkriven Na Srednjovjekovnom Groblju


HR.WordsSideKick.com
Sva Prava Pridržana!
Umnožavanje Bilo Koje Materijale Dozvoljen Samo Prostanovkoy Aktivni Link Na Stranicu HR.WordsSideKick.com

© 2005–2020 HR.WordsSideKick.com