آزمایش همجوشی هسته ای درخشان ترین پرتوهای ایکس روی زمین را تولید می کند
یک چرخش جدید در اشتعال همجوشی هستهای پرتوهای ایکس را منتشر کرد که به اندازه برخی از ستارهها درخشان است، که میتواند آزمایشهای شدید دیگری را امکانپذیر کند.
تصویر یک هنرمند از اشعه ایکس تولید شده در طی همجوشی هسته ای
یک واکنش همجوشی هستهای درخشانترین پرتوهای ایکسی را که تاکنون روی زمین وجود دارد، تولید کرده است، که با پرتوهای منتشر شده توسط برخی ستارهها رقابت میکند. این میتواند در را برای آزمایشهای شدید جدید باز کند، مانند تقلید از نحوه جذب خورشید و آزمایش اینکه چگونه موادی که میتوانند واکنشهای همجوشی آینده را بهبود بخشند، در برابر انفجارهای هستهای مقاومت کنند.
خود واکنش نیز گرمتر از خورشید بود. رایان لستر در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس در نیومکزیکو میگوید: «حقیقت موضوع این است که وقتی سوخت در حال سوختن است و احتراق رخ میدهد، و آن موج [انفجار] در حال انتشار است، ما از خورشید داغتر هستیم». ما داغ ترین نقطه در منظومه شمسی محلی هستیم.
در سال 2021، محققان در تاسیسات احتراق ملی آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور در کالیفرنیا به احتراق همجوشی هسته ای دست یافتند، واکنشی که به اندازه کافی پرانرژی است که خودپایدار باشد. این نقطه عطفی در مسیر توسعه همجوشی هسته ای به عنوان منبع مفید انرژی بود.
اکنون، لستر و همکارانش پنجرههایی را به سیلندر کوچکی که احتراق در آن اتفاق میافتد اضافه کردهاند. این روشنترین پرتوهای X را که تا به حال در آزمایشگاه ایجاد شده بود منتشر کرد و احتراق را به یک آزمایش فیزیک بیسابقه شدید تبدیل کرد.
محققان 192 پرتو لیزر بسیار پرانرژی را به یک استوانه طلایی به اندازه یک مداد پاک کن شلیک کردند که حاوی یک کپسول کربن پر از نسخه های سنگین اتم های هیدروژن بود. پرتوها حمامی از اشعه ایکس تولید کردند که کپسول را فشرده و گرم کرد تا جایی که سوخت هیدروژن شروع به همجوشی هسته ای کرد و منجر به اشتعال شد.
هنگامی که احتراق اتفاق افتاد، پنجره ها تبخیر شدند و پرتوهای ایکس را بیرون دادند و ده ها تریلیون وات قدرت ساطع کردند، همتراز با روشنایی برخی از ستاره های کوتوله قرمز.
لستر میگوید: دههها شبیهسازی کامپیوتری، نمونهسازی اولیه و آزمایشهای تجربی پشت هر عنصری از دستگاه وجود دارد که در نهایت به احتراق دست یافت. او میگوید: «این یک سیستم بسیار تصفیهشده و بسیار بهینهشده برای نگهداشتن تشعشعات، گرم نگهداشتن آن [و] کنترل تقارن کپسول بهگونهای است که همه چیزها در یک ردیف کامل قرار بگیرند و احتراق رخ دهد».
سیلندر کوچک طلایی که در آن احتراق رخ داده است
لورا برزاک هاپکینز در آزمایشگاه فیزیک پلاسمای پرینستون در نیوجرسی می گوید که دستیابی به اشتعال در وهله اول یک دستاورد نسلی بود و نیازمند جزئیاتی است که محققان برای دهه ها روی آن کار کرده اند. او می گوید، مهم است که احتراق نه تنها می تواند تکرار شود، بلکه با یک سیلندر اصلاح شده نیز تکرار می شود.
برزاک هاپکینز میگوید برای حرکت از نشان دادن اشتعال به استفاده از همجوشی هستهای به عنوان یک منبع انرژی کارآمد، باید هر بار که اتفاق میافتد چیز جدیدی در مورد آن بیاموزیم. لستر و همکارانش راه های بیشتری برای انجام این کار نشان داده اند.
اکثر مطالعات در مورد شرایط بسیار پرانرژی، چه در راکتورهای همجوشی هستهای یا ستارهها، بر شبیهسازیهای کامپیوتری تکیه دارند، اما آخرین آزمایش میتواند جایگزین مستقیم و دقیقتری ارائه دهد. یک مثال قابل توجه می تواند مطالعاتی در مورد کدورت خورشید یا چگونگی جذب تابش برخی از عناصر درون آن باشد.
لستر میگوید امیدوار است این آزمایش به طراحیهای آتی نیز کمک کند، بهعنوان مثال با ارائه نمای دقیقتری از آنچه که وقتی فومهای با چگالی بسیار کم به کپسول اضافه میشود، اتفاق میافتد. این به این دلیل است که تئوری شده است که آنها می توانند واکنش را تثبیت کنند و آن را کارآمدتر کنند. او میگوید چنین آزمایشهایی میتوانند از سال آینده آغاز شوند.
متن اصلی (انگلیسی)
Nuclear fusion experiment produces the brightest X-rays on Earth yet
A new twist on nuclear fusion ignition emitted X-rays that are as bright as some stars, which could enable other extreme experiments