Фізики розгадали таємницю ядерного синтезу: у цьому несподівано допоміг майонез

Ядерний синтез виковує гелій з водню в надрах зірок. Теоретично він може стати джерелом практично безмежної енергії на Землі, але лише в тому разі, якщо реакція зможе виробляти більше енергії, ніж потрібно для її роботи. У новому дослідженні вчені використовували звичайний майонез і, схоже, розгадали таємницю ядерного синтезу, пише Live Science.

У новому дослідженні вчені помістили соус у машину для перемішування і змусили її обертатися, щоб подивитися, які умови змушують її текти. За словами провідного автора дослідження, інженера-механіка з Університету Ліхай в Пенсільванії Аріндама Банерджі, вони з колегами використовували майонез, бо він поводиться як тверде тіло, але під впливом градієнта тиску він починає текти.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Цей процес, на думку дослідників, може допомогти прояснити фізику, що відбувається при надвисоких температурах і тисках всередині ядерних реактивів — тобто, без необхідності створення цих екстремальних умов.

Дані NASA свідчать про те, що термоядерний синтез на зірках відбувається за температури 15 мільйонів градусів за Цельсієм. При цьому величезна гравітація зірки змушує атоми водню зближуватися, долаючи їхнє природне відштовхування. Але на Землі просто немає такого нищівного тиску, тому створені людиною термоядерні реактори повинні працювати в 10 разів гарячіше за Сонце.

Для досягнення цих неймовірних температур вчені використовують кілька підходів, зокрема інерційне утримання. Під час цього процесу фізики заморожують гранули газу розміром з горошину в металевих капсулах, як правило, використовується суміш важких ізотопів або версій водню. Далі гранули обстрілюють лазером, який миттєво нагріває газ до 222 мільйонів градусів за Цельсієм. В ідеалі газ перетворюється на плазму, в якій може відбутися синтез.

На жаль, водневий газ хоче розширитися, змушуючи розплавлений метал вибухнути до того, як водень встигне розплавитися. Цей вибух відбувається, коли металева капсула входить у нестабільну фазу і починає текти.

Автори дослідження звернули увагу на те, що розплавлений метал поводиться як майонез за нижчих температур: може бути еластичним, пластичним або текучим. За словами Банерджі, якщо докласти до майонезу напругу, він почне деформуватися, однак, якщо прибрати напругу, він повернеться до своєї первісної форми. Простими словами, є еластична фаза, за якою слідує стабільна пластична фаза, а потім настає фаза, коли майонез починає текти.

Під час дослідження вчені помістили майонез у машину, що прискорювала емульсію з яєць і олії доти, доки вона не почала текти. Потім вони охарактеризували умови, за яких соус переходив між пластичним, еластичним і нестабільним станами.

У результаті вченим вдалося виявити умови, за яких пружне відновлення було можливим. Також вчені помітили, що його можна максимізувати, щоб затримати або повністю придушити. Дослідження також виявило, які умови допускають більший вихід енергії.

Автори дослідження також визнають, що майонез і надгарячі металеві капсули багато в чому відрізняються, а тому планують провести додаткову серію експериментів, щоб з'ясувати, чи можна отримані результати перенести на гранулу плазми, яка у багато разів гарячіша, ніж сонце.

Раніше Фокус писав про те, що безмежна енергія все ближче: фізики придумали спосіб поліпшити термоядерні реактори.