Лазерный мир

Американские ученые впервые воссоздали условия, царящие в недрах звезд, в термоядерном реакторе NIF и детально изучили «звездные» реакции, обеспечивающие нас теплом и светом, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Physics.

Thermonuclear reactions probed at stellar-core conditions with laser-based inertial-confinement fusion

Stars are giant thermonuclear plasma furnaces that slowly fuse the lighter elements in the universe into heavier elements, releasing energy, and generating the pressure required to prevent collapse. To understand stars, we must rely on nuclear reaction rate data obtained, up to now, under conditions very different from those of stellar cores.

The relevant conditions are created using inertial-confinement fusion implosions at the National Ignition Facility. Our data agree within uncertainty with previous accelerator-based measurements and establish this approach for future experiments to measure other reactions and to test plasma-nuclear effects present in stellar interiors, such as plasma electron screening, directly in the environments where they occur.

https://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys4220.html

«Самое главное, что теперь у нас есть возможность изучать то, что творится в ядре светил во время слияния ядер водорода и других легких элементов. К примеру, нам удалось экспериментально проверить то, как взаимодействует между собой плазма и электроны и как этот процесс влияет на синтез тяжелых ядер», — рассказывает Дэн Кейси (Dan Casey) из Национальной лаборатории Лоуренса в Ливерморе (США).
Все элементы тяжелее водорода, гелия и лития, возникли во Вселенной не в момент Большого Взрыва, а в результате постепенной переработки трех легких элементов в более тяжелые вещества в недрах звезд. В ядре Солнца и других светил господствуют столь высокие температуры и давления, что ядра водорода, гелия и лития могут сталкиваться друг с другом и сливаться, формируя более тяжелый элемент и выделяя энергию.

Физики достаточно давно пытаются повторить этот процесс на Земле, создавая различные виды термоядерных реакторов, ни один из которых пока не является достаточно стабильным и эффективным для того, чтобы зажечь миниатюрное «Солнце» на поверхности нашей планеты.

Причиной этих неудач, как отмечает Кейси, заключаются не только в инженерных сложностях, но и в том, что мы пока крайне плохо понимаем то, что творится в недрах звезд и как необычные условия в их ядрах влияют на поведение элементарных частиц и атомов. Дополнительные сложности создает то, что подобные сведения нельзя получить, сталкивая атомы при помощи ускорителей частиц, так как слияния ядер в недрах Солнца и других звезд происходят на гораздо меньших скоростях и энергиях.

Для поиска ответа на эти загадки Кейси и его коллеги использовали термоядерный реактор NIF, построенный в США в 2009 году. Внутри него термоядерные реакции запускаются благодаря сжатию и разогреву специальной капсулы с «звездным топливом», обстреливаемой со всех сторон лучами сверхмощного лазера.
Используя NIF, ученые сжали несколько капсул со смесью различных изотопов водорода и проследили за тем, как часто они вступали в реакции друг с другом в тот момент, когда сжимаемая материя достигала температур и давлений, характерных для очень крупных звезд, чья масса превышает солнечную в 10-40 раз.

Эти замеры, как надеются ученые, помогут астрофизикам понять, что на самом деле происходит в недрах звезд, как их ядро меняется со временем и как все эти сведения могут позволить нам повторить подобные реакции в «рабочем» термоядерном реакторе на Земле.

Источник https://ria.ru/science/20170808/1499985344.html