Искусственное Солнце: безграничная энергия все ближе, новый метод решает ключевые проблемы

Новая техника визуализации имеет решающее значение для экспериментов по термоядерному синтезу.

Растущий спрос на чистую и почти безграничную энергию заставляет ученых искать способы создать необходимые условия для ее получения. Поэтому физики прилагают серьезные усилия для воспроизведения на Земле термоядерного синтеза, который происходит на Солнце. Если все получится, то мир получить огромное количество постоянной термоядерной энергии. Американские физики создали новую технику визуализации, которая позволяет точно определять трехмерную структуру нанопены, что имеет решающее значение для экспериментов по термоядерному синтезу. Результаты исследования опубликованы в журнале Nano Letters, пишет Interesting Engineering.

Многочисленные технические проблемы, связанные с термоядерным синтезом, сохраняются, что замедляет прогресс в достижении создания на Земле искусственного Солнца. 

В центре внимания нового исследования находятся эксперименты с инерциальным управляемым термоядерным синтезом. Такие эксперименты направлены на воссоздание условий, необходимых для создания термоядерного синтеза, путем сжатия топливной таблетки до чрезвычайно высокой плотности.

Для экспериментов топливо должно удерживаться в очень точной конфигурации, и одним из перспективных материалов для достижения этого является пористая пена известная как нанопена. Но понять, насколько хорошо эта нанопена работает в таких экспериментах, сложно, поскольку существующие методы либо разрушают тонкие структуры, либо не обеспечивают необходимого разрешения для их детального изучения. Физики считают, что новый метод рентгеновской визуализации решит эти проблемы.

Этот метод заключается в создании изображений путем анализа рассеянных фотонов. Благодаря тому ученые смогли увидеть с высокой детализацией трехмерную наноструктуру медной пены, что напрямую относится к экспериментам по термоядерному синтезу. Новый метод визуализации позволяет реконструировать исходный образец с чрезвычайно высоким разрешением и эффективно создает детальное 3D-изображение внутренней структуры пены. По словам ученых, в новом методе используется когерентность и яркость рентгеновского лазера на свободных электронах.

Полученные изображения показали, что медная пена не так однородна, как ожидалось. Многие тонкие оболочки пены были деформированы и эти изменения могли повлиять на их производительность в экспериментах по инерциальному управляемому термоядерному синтезу. Ученые считают, что такую информацию можно использовать для оптимизации методов изготовления пены и адаптации этих материалов для экспериментов по термоядерному синтезу.

Новое открытие может помочь в создании термоядерной энергии с помощью слияния легких ядер атомов, которые превращаются в одно более тяжелое ядро. В процессе выделяется энергия, поскольку общая масса полученного ядра меньше массы двух исходных ядер. Оставшаяся масса становится энергией.

Считается, термоядерная энергия является чистотой и почти безграничной и если ее получить, то можно отказаться от ископаемого топлива и от других источников энергии.