أكد العلماء أنه في العام الماضي ، ولأول مرة في المختبر ، توصلوا إلى تفاعل اندماجي يديم نفسه (بدلاً من أن يتلاشى) – مما يقربنا من تكرار التفاعل الكيميائي الذي يمد الشمس بالطاقة.
ومع ذلك ، فهم غير متأكدين تمامًا من كيفية إعادة إنشاء التجربة.
الاندماج النووي يحدث عندما تتحد ذرتان لتكوين ذرة أثقل ، مما يطلق دفعة هائلة من الطاقة في هذه العملية.
غالبًا ما توجد هذه العملية في الطبيعة ، ولكن من الصعب جدًا تكرارها في المختبر لأنها تحتاج إلى بيئة عالية الطاقة للحفاظ على استمرار التفاعل.
الشمس يولد الطاقة باستخدام الاندماج النووي – عن طريق تحطيم ذرات الهيدروجين معًا لتكوين الهيليوم.
المستعرات الأعظمية – شموس متفجرة – أيضًا الاستفادة من الاندماج النووي لعروض الألعاب النارية الكونية. قوة هذه التفاعلات هي التي تخلق جزيئات أثقل مثل الحديد.
ومع ذلك ، في الأماكن الاصطناعية هنا على الأرض ، تميل الحرارة والطاقة إلى الهروب من خلال آليات التبريد مثل إشعاع الأشعة السينية والتوصيل الحراري.
لجعل الاندماج النووي مصدر طاقة قابلًا للتطبيق للبشر ، يتعين على العلماء أولاً تحقيق شيء يسمى “الاشتعال” ، حيث تتغلب آليات التسخين الذاتي على كل فقدان الطاقة.
بمجرد تحقيق الاشتعال ، يقوم تفاعل الاندماج بالطاقة بنفسه.
في عام 1955 ، أنشأ الفيزيائي جون لوسون مجموعة المعايير ، المعروفة الآن باسم “معايير الاشتعال الشبيهة بلوسون” ، للمساعدة في التعرف على وقت حدوث هذا الاشتعال.
عادةً ما يحدث اشتعال التفاعلات النووية داخل بيئات شديدة الكثافة ، مثل المستعر الأعظم أو الأسلحة النووية.
أمضى الباحثون في منشأة الإشعال الوطنية بمختبر لورانس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا أكثر من عقد من الزمان في إتقان أسلوبهم ، مؤكد الآن أن التجربة التاريخية التي أجريت في 8 أغسطس 2021 قد أدت في الواقع إلى أول اشتعال ناجح على الإطلاق لتفاعل الاندماج النووي.
في تحليل حديث ، تم الحكم على تجربة 2021 مقابل تسعة إصدارات مختلفة من معيار لوسون.
قالت عالمة الفيزياء النووية آني كريتشر في منشأة الإشعال الوطنية: “هذه هي المرة الأولى التي نتجاوز فيها معيار لوسون في المختبر”. عالم جديد.
لتحقيق هذا التأثير ، وضع الفريق كبسولة من التريتيوم ووقود الديوتيريوم في وسط حجرة اليورانيوم المنضب المبطنة بالذهب وأطلقوا 192 ليزرًا عالي الطاقة عليها لتكوين حمام من الأشعة السينية المكثفة.
خلقت البيئة المكثفة الناتجة عن موجات الصدمة الموجهة داخليًا تفاعل اندماج مستدام ذاتيًا.
في ظل هذه الظروف ، خضعت ذرات الهيدروجين للاندماج ، وأطلقت 1.3 ميغا جول من الطاقة لمائة تريليون جزء من الثانية ، أي ما يعادل 10 كوادريليون واط من الطاقة.
خلال العام الماضي ، حاول الباحثون تكرار النتيجة في أربع تجارب مماثلة، لكنها تمكنت فقط من إنتاج نصف مردود الطاقة المنتج في التجربة الأولية المحطمة للأرقام القياسية.
يوضح كريتشر أن الإشعال حساس للغاية للتغيرات الصغيرة التي بالكاد يمكن إدراكها ، مثل الاختلافات في بنية كل كبسولة وكثافة الليزر.
“إذا بدأت من نقطة بداية أسوأ من الناحية المجهرية ، فإنها تنعكس في فرق أكبر بكثير في العائد النهائي للطاقة ،” يقول عالم فيزياء البلازما جيريمي شيتيندين في إمبريال كوليدج لندن. “تجربة 8 أغسطس كانت أفضل سيناريو”.
يريد الفريق الآن تحديد ما هو مطلوب بالضبط لتحقيق الإشعال وكيفية جعل التجربة أكثر مرونة في مواجهة الأخطاء الصغيرة. بدون هذه المعرفة ، لا يمكن توسيع نطاق العملية لإنشاء مفاعلات اندماج يمكنها تشغيل المدن ، وهو الهدف النهائي لهذا النوع من البحث.
يقول Chittenden: “لا تريد أن تكون في وضع يتوجب عليك فيه الحصول على كل شيء بشكل صحيح تمامًا من أجل الاشتعال”.
تم نشر هذه المقالة في رسائل المراجعة البدنية.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”
