Mail.RuПочтаМой МирОдноклассникиИгрыЗнакомстваНовостиПоискВсе проекты
16 ноября 2015, Источник: Nature

Лазер нагревает вещество до температуры Солнца за 20 квадриллионных секунды

В Имперском колледже в Лондоне был проведен необычный эксперимент. С помощью новейшей лазерной системы физики смогли нагреть вещество до температуры, которая превышает температуру солнечного ядра. На это ученым потребовалось всего 20 квадриллионных частей секунды (20 фемтосекунд).

Новая методика – не просто эксперимент, цель которого – установить рекорд, но важный шаг в разработке технологии термоядерного синтеза. Для работы термоядерных реакторов имитируются процессы и условия в недрах Солнца, для чего требуется быстро нагревать вещества до сверхвысоких температур. При этом «удара» луча максимально мощного лазера недостаточно – требуется усовершенствовать саму технологию нагрева материала.

Как происходит нагрев вещества лазером при условии использовании традиционной методики? Пучок лазерных лучей нагревает электроны в веществе, а те, в свою очередь, нагревают ионы, которые составляют основную массу вещества. Процесс этот протекает сравнительно долго – так, авторы эксперимента утверждают, что ранее на нагревание вещества до температуры солнечного ядра требовалось в 100 раз больше времени.

Британские ученые решили ускорить процесс, нагревая непосредственно ионы, и выяснили, что когда лазерный луч с высокой плотностью потока попадает на определенные материалы, в них формируется электростатическая ударная волна. Формально данный факт не является открытием, так как это отмечалось и в экспериментах, которые проводились ранее. Однако тогда волны лишь «расталкивали» перед собой ионы, не нагревая их.

Артур Таррелл (Arthur Turrell) и его коллеги провели моделирование такого опыта на компьютере и выяснили, что пластмасса и гидрид цезия (материалы, которые отличаются высокой плотностью), имеют особую комбинацию ионов, и разгоняются они с различной скоростью. Это позволяет создать трение, нужное для нагрева. А из-за высокой плотности материала ударная волна, генерируемая лазерным пучком, дополнительно в 10 раз уплотняет ионы, и это также усиливает воздействие трения.

Марк Шерлок (Mark Sherlock), коллега Таррелла, проводит следующую аналогию:

Ионы двух типов в данных веществах выступают в роли спичек и коробка — чтобы зажечь пламя, необходимы оба компонента. Сама по себе спичка не загорится: нужно трение, возникающее при ударе ею о коробок.

Моделируя эксперимент на компьютере, ученые доказали, что небольшое количество твердого вещества можно с применением новой технологии нагреть до температуры 11,6 миллиона градусов Цельсия за 20 фемтосекунд.

Таррел поясняет:

При столкновении атомов в ускорителях (вроде Большого адронного коллайдера) температуры еще выше, но там суть эксперимента заключается в столкновениях единичных пар элементарных частиц. Нашу методику, наоборот, можно реализовать на лазерных установках по всему миру и нагревать твердое вещество.

В настоящее время физики работают над созданием экспериментального подтверждения теоретических моделей.

 

Комментарии
4
Анатолий Христенко
Это что же? Для получения термоядерного синтеза достаточно куска пластмассы с гидридом цезия и лазера? И не надо коллайдер сторить? Класс!!!
СсылкаПожаловаться
nikolaj kasanov
Ой блин, я думал что о.б.с.и.р.а.т.е.л.и только в авторубрике, которые в комментах хают тазы. Ну открытия физиков чем вам не угодили?
СсылкаПожаловаться
Иван Иванович
А как же . Усе доработать и отдать игл на испытание.
СсылкаПожаловаться
Чтобы оставить комментарий, вам нужно авторизоваться.
Обнаружили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
Hi-Tech Mail.Ru
Apple iPhone 6S 32GB
от36 330руб.
Samsung Galaxy A5 (2016)
от17 100руб.
Apple iPhone 7 32GB
от44 300руб.
Apple iPhone SE 64GB
от29 370руб.
Xiaomi Redmi 3S Pro 32GB
от9 031руб.
Samsung Galaxy S7 Edge 32GB
от37 000руб.
Meizu M3 Note 16GB
от9 290руб.
Samsung Galaxy S7 32GB
от32 500руб.
Samsung Galaxy A3 (2016)
от14 000руб.
Apple iPhone 7 128GB
от51 489руб.
Подпишитесь на нас
Новости Hi-Tech Mail.Ru