Физики разгадали тайну ядерного синтеза: в этом неожиданно помог майонез

Ядерный синтез выковывает гелий из водорода в недрах звезд. Теоретически он может стать источником практически безграничной энергии на Земле, но лишь в том случае, если реакция сможет производить больше энергии, чем требуется для ее работы. В новом исследовании ученые использовали обычный майонез и, похоже, разгадали тайну ядерного синтеза, пишет Live Science.

В новом исследовании ученые поместили соус в машину для перемешивания и заставили ее вращаться, чтобы посмотреть, какие условия заставляют ее течь. По словам ведущего автора исследования, инженера-механика из Университета Лихай в Пенсильвании Ариндама Банерджи, они с коллегами использовали майонез, так как он ведет себя как твердое тело, но при воздействии градиента давления он начинает течь.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Этот процесс, по мнению исследователей, может помочь прояснить физику, происходящую при сверхвысоких температурах и давлениях внутри ядерных реактивов — то есть, без необходимости создания этих экстремальных условий.

Данные NASA свидетельствуют о том, что термоядерный синтез на звездах происходит при температуре 15 миллионов градусов по Цельсию. При этом огромная гравитация звезды заставляет атомы водорода сближаться, преодолевая их естественное отталкивание. Но на Земле попросту нет такого сокрушительного давления, потому созданные человеком термоядерные реакторы должны работать в 10 раз горячее Солнца.

Для достижения этих невероятных температур ученые используют несколько подходов, в том числе инерционное удержание. Во время этого процесса физики замораживают гранулы газа размером с горошину в металлических капсулах, как правило, используется смесь тяжелых изотопов или версий водорода. Далее гранулы обстреливают лазером, мгновенно нагревающим газ до 222 миллионов градусов по Цельсию. В идеале газ превращается в плазму, в которой может произойти синтез.

К сожалению, водородный газ хочет расшириться, заставляя расплавленный металл взорваться до того, как водород успеет расплавиться. Этот взрыв происходит, когда металлическая капсула входит в нестабильную фазу и начинает течь.

Авторы исследования обратили внимание на то, что расплавленный металл ведет себя как майонез при более низких температурах: может быть эластичным, пластичным или текучим. По словам Банерджи, если приложить к майонезу напряжение, он начнет деформироваться, однако, если убрать напряжение, он вернется к своей первоначальной форме. Простыми словами, есть эластичная фаза, за которой следует стабильная пластичная фаза, а затем наступает фаза, когда майонез начинает течь.

В ходе исследования ученые поместили майонез в машину, ускоряющую эмульсию из яиц и масла до тех пор, пока она не начала течь. Затем они охарактеризовали условия, при которых соус переходил между пластичным, эластичным и нестабильным состояниями.

В результате ученым удалось обнаружить условия, при которых упругое восстановление было возможно. Также ученые заметили, что его можно максимизировать, чтобы задержать или полностью подавить. Исследование также выявило, какие условия допускают больший выход энергии.

Авторы исследования также признают, что майонез и сверхгорячие металлические капсулы во многом отличаются, а потому планируют провести дополнительную серию экспериментов, чтобы выяснить, можно ли полученные результаты перенести на гранулу плазмы, во много раз более горячую, чем солнце.