Установлен новый рекорд в области ядерного синтеза

Применение нанопроводников позволило увеличить эффективность микромасштабного ядерного синтеза.

Исследователи из университета Колорадо (Colorado State University, CSU) установили новый рекорд в области эффективности ядерного синтеза, реализованного на микромасштабном уровне. Используя импульсы сверхскоростного мощного лазера, исследователи инициировали реакции ядерного синтеза, эффективность которых в 500 раз превышала эффективность в других подобных экспериментах. А ключевым моментом данного достижения является то, что в качестве цели для лазерного света выступал не традиционный плоский полимерный материал, в данном случае свет лазера фокусировался на множестве нанопроводников, материал которых образовал невероятно горячую и плотную плазму.

Отметим, что у нас в распоряжении имеется собственный термоядерный реактор, Солнце, которому мы обязаны своим существованием. В центре Солнца атомы водорода, проходя через цепочки ядерных реакций, превращаются в ядра гелия, выделяя при этом огромное количество энергии. Теоретически, если мы сможем использовать подобные процессы на Земле, то человечество получит неограниченный ничем источник экологически чистой энергии. В настоящее время в этом направлении проводится целый ряд работ и экспериментов, однако, практическое использование термоядерного синтеза в энергетике так и остается пока за пределами нашей досягаемости.

Однако, процесс термоядерного синтеза может оказаться очень полезным, работая в гораздо меньшем масштабе, нежели Солнце и ядерные реакторы. Да и для толчка термоядерного синтеза на микромасштабе не требуются огромные лазерные установки и атомная электростанция неподалеку. Исследователям из CSU вполне хватило одного лазера, который можно разместить на поверхности обычного лабораторного стола и который способен вырабатывать быстрые импульсы света.

В других подобных экспериментах в качестве мишени для лазерного света обычно используется плоская поверхность специального полимерного материала. Но в данном случае исследователи использовали "сеть" из нанопроводников, изготовленных из полиэтилена, насыщенного дейтерием.

Мощные импульсы лазерного света разрушают и испаряют тончайшие нанопроводники в течение нескольких фемтосекунд (квадриллионных долей секунды), создавая в области пространства сверхвысокоплотную и высокотемпературную плазму, которая, в свою очередь, испускает гелий и большое количество свободных нейтронов.

Ученые сообщили, что в своих экспериментах им удалось получить до 2 миллионов нейтронов в расчете на один джоуль энергии лазерного света. Это приблизительно в 500 раз больше, чем было получено в других экспериментах и это является абсолютным рекордом на сегодняшний день.

Однако, термоядерный синтез, реализованный на микромасштабе, вряд ли можно будет использовать для получения энергии. Данное направление исследований нацелено на улучшение нашего понимания взаимодействия света и материи, кроме того, теромоядерный синтез является достаточно эффективным "генератором" нейтронов, которые могут быть использованы для проведения съемки различных процессов внутри материалов, куда не может проникнуть даже рентгеновское излучение.