Aurora, nefes kesici bir ışık gösterisinden daha fazlasıdır. Aynı zamanda güneşe güç veren nükleer füzyon ile ilgili manyetik bir fenomenin sırrını tutabilir. Bu sır, laboratuvarda nükleer füzyon yaratılmasına bile yardımcı olabilir, diyor bir araştırmacılar ekibi.
Nükleer füzyon, iki atomun çekirdeklerini bire birleştiren bir reaksiyon. Bu süreç yıldızlara güç verir, ancak Dünya üzerinde devam eden kendi kendine sürekli bir füzyon reaksiyonu almak çok zordur ve şimdiye kadar bilim adamları tarafından öldürülmüştür. Örneğin, Şubat ayında, Kaliforniya'daki Lawrence Livermore Laboratuvarı'ndaki araştırmacılar, ürettikleriden daha az yakıt tüketen bir füzyon reaksiyonunu teşvik ettikleri zaman manşetlerde bulundular. Ancak reaksiyonu tetikleyen genel süreç, hala üretildiğinden daha fazla enerji aldı.
Şimdi Michigan Üniversitesi ve Princeton Üniversitesi'nden bir araştırmacı ekibi, aurora'da gözlemlenen manyetik alanların dinamiklerini araştırarak füzyon deneylerinin performansının iyileştirilebileceğini umuyor. [Video: Füzyon Enerjisi İhtiyacı]
Elüsyon füzyonu
Yeryüzünde bir füzyon reaksiyonunu tetiklemek için, bir yakıtın (tipik olarak hidrojen atomunun iki izotopu olan döteryum ve trityumun eşit karışımları) bir yıldızın çekirdeğine benzer bir sıcaklığa ve yoğunluğa sıkıştırılması gerekir. Hidrojen yakıtı, bu çok özel koşullar altında yeterince uzun tutulursa, aşırı ısıtılmış gaz, serbestçe hareket eden, plazma adı verilen yüklü parçacıklardan oluşan bir "çorbaya" dönüşür. Bu durumda, hidrojen enerjik helyuma kaynaşmaya başlar. Genç yıldızlar, yıldızların kendi yerçekimi tarafından sıkıştırılan hidrojen kullanarak böyle yakarlar. Füzyon cihazları büyüdükçe ve içlerindeki plazma daha sıcak ve daha sıkıştırılmış hale geldikçe, bir gün "ateşleme" ye ulaşma umudu vardır - plazmanın dış giriş olmaksızın kendini ısıttığı nokta.
Bir başka galaktik süreç, Dünya'ya bağlı füzyon arayışı boyunca faydalı olabilir. Güneşin plazma dönerken, madde güçlü bir manyetik alan oluşturur. Bazen, bu alan, alan hatlarının bir araya getirilmesiyle o kadar çok vurgulanır ki, bu noktada Güneş, güneş patlaması olarak bilinen uzaya büyük miktarda enerji salar. Zaman zaman, parlama dünyaya doğru patlar ve gezegene yüksek oranda yüklü güneş parçacıkları gönderir.
Güneş parçacıkları Dünya'ya yaklaştıklarında, manyetik alanlarını deforme ederler ve bu da bazı yüklü parçacıkların Kuzey ve Güney Kutuplarındaki atmosfere girmesine izin verir. Parçacıklar Dünya atmosferindeki gazlarla etkileşirken, bu gazlar parlamaya başlar. Kuzeyde bu, aurora borealis veya Kuzey Işıkları olarak bilinir. Güney Yarımküre'de görülen Güney Işıkları, aurora australis olarak adlandırılır. [Galeri: Muhteşem Auroraların Görüntüleri]
Bu güneş rüzgarı özellikle güçlü ise, gezegenin manyetik alan çizgilerinin Dünya'dan ayrılmasına neden olabilir. Daha sonra, Dünya'dan ay'a doğru üçte bir hareket ettikten sonra, bu hatlar yeniden bağlanır ve yerine oturtulur. Bu süreçte, sarkan güneş parçacıklarını, dünyanın atmosferine doğru yönlendirerek, aurora'yı tetikliyorlardı. Bu, karşılıklı yönlendirilmiş manyetik alan hatlarının kırılması ve yeniden bağlanması, manyetik yeniden bağlanma olarak adlandırılır. Bu arada, bilim adamları da manyetik yeniden bağlantının güneş fişeklerine güç verdiğini düşünüyor.
Örneğin, aurora borealis ile, kuzey ışıkları genellikle Kuzey Kutbunun yakınında meydana gelir, ancak manyetik alan çizgileri daha fazla kesilir ve geri çekilir, daha güneyde ışıklar görünebilir.
Bununla birlikte, manyetik yeniden bağlanma, laboratuardaki nükleer füzyon sırasında çok daha küçük bir ölçekte gerçekleşir. Nükleer füzyon enerjisini verimli hale getirmeye yardımcı olabilecek bu süreç, araştırmacıların 14 Mart'ta Fiziksel İnceleme Mektupları dergisinde bildirdiler.
Sıkıştırma peletleri
Dünyadaki füzyonu tetiklemek için, bilim adamları, bir benzerin içindeki yoğunluk ve sıcaklığa ulaşıncaya kadar, güçlü lazerlerin yardımıyla hidrojen izotoplarının bir peletini sıkıştırırlar.
Sorun, bir yakıt pelletindeki bir lazerin yönlendirilmesinin, onu hiç bir şekilde sıkıştırmamasıdır; bunun yerine, pelet deforme olur.
Yeni kağıt üzerinde ortak yazar olan Michigan Üniversitesi'nden Alexander Thomas, “Pellet'i eşit bir şekilde sıkıştırmak çok zordur. Sadece güzel ve pürüzsüz bir küreye sıkıştırılmaz” dedi. "Eğer düzgün ve düzgün değilse, yakıtı tamamen yakmak için yeterli sıcaklığa ve yoğunluğa ulaşamazsınız, ve dışarı çıkacağınız füzyon enerjisi miktarından çok daha fazla lazer enerjisi harcayacaksınız.."
Bu problemle başa çıkmak için modern füzyon tesisleri peleti metal teneke kutu içine yerleştirir. Lazer ışınları, kutunun iç duvarlarını ısıtarak, peleti muntazam bir şekilde ısıtmak için yoğun bir X-ışını duşunu tetiklemeyi amaçlar.
Teoride bu, yakıtı düzgün ve düzgün bir küreye sıkıştırmalıdır. Ama işe yaramadı Thomas dedi.
Thomas, “Lazerler, aynı zamanda, lazerlerin de kanisterin iç yüzeyinde çok güçlü manyetik alanlar (yaklaşık 100 Tesla) ürettikleri de dahil olmak üzere, çeşitli nedenlerden ötürü meydana gelir.” Bunlar, bir bariyer gibi hareket ederek, ısıyı muntazam yayılmadan durdurur. (Tesla, manyetik alan kuvvetinin bir ölçüsüdür.) “Sanki her bir lazer boşluğun üzerinde bir“ nokta ”üretiyormuş gibi, son sıcaklık dağılımı“ benek ”i ve pelet güzel bir küre değil, bir bloğa sıkıştırılmış gibi. "
Spotun kaldırılması
Thomas ve meslektaşları şimdi ısıyı eşit şekilde uygulamada anahtarın manyetik yeniden bağlanma olabileceğini ileri sürüyorlar.
"Teneke kutudaki her bir lazer 'noktasında', plazmada kendiliğinden oluşturulmuş, kendiliğinden manyetik alanlar var ve planımız bu alanları çekip sonra tekrar bağlayacak" diyor Thomas. [Bükülmüş Fizik: 7 Mind-Üfleme Bulguları]
Manyetik alanların kırılması ve yeniden bağlanması, plazmanın şeklini değiştirecek ve ısıyı daha homojen yaymak için termal enerjiyi taşıyan elektronların akışını yeniden yönlendirecektir.
Bilim adamları, iki komşu lazer sıcak noktasında plazmada manyetik yeniden bağlanma işlemini simüle etmek için bir bilgisayar kullandılar.
Simülasyonlar, Princeton Plazma Fizik Laboratuvarı'ndaki araştırmacı araştırmacılardan Will Fox, “manyetik alanların ısı akımları tarafından itilebildiğini ve alanların yeniden akıtılmasının bu akışlar tarafından yönlendirilebileceğini” gösterdiğini belirtti.
Şu anda, araştırmacılar bu yeniden bağlantıyı nasıl en etkili şekilde yapabileceklerini tam olarak bilmiyorlar, çünkü “sürecin anlaşılmasının erken bir aşamasındayız ve çalışma tüm değişkenlere kapsamlı bir bakış değildi. Bu sürecin gerçekleşebileceği ilk bir gösteri, "Fox WordsSideKick.com'a söyledi.
Çalışmaya dahil olmayan ve Lawrence Livermore Ulusal Laboratuarı'nda çalışan bir plazma fizikçisi olan Scott Wilks, sonuçları önemli bulmaktadır.
"Lazer ışınlarının üst üste binmesine bağlı olarak, bu teori, gözlemlenen manyetik alanları açıklamaya başlamak için başlamak için harika bir yer olacaktır. Tipik olarak, insanlar tüm duvar boyunca en yumuşak lazer ışını dağılımını istediğinizi düşünürler. En iyi simetri. Çoğu kez, bunu yapmak için yeterli sayıda lazer ışını yok. Bu makale, manyetik yeniden bağlanma yöntemini kullanarak bunu gerçekleştirmek için alternatif lazer ışını konfigürasyonları olabileceğini ima ediyor, ”diyor Wilks WordsSideKick.com.
Ancak şu anki simülasyonlarla ilgili birkaç sınırlama var. Bunlar arasında küçük sistem büyüklüğü, gerçek deneyden daha kısa sürelerin modellenmesi ve parçacıkların simülasyon kutusundaki her üç boyutta hareket etmemesi sayılabilir.
Wilks, "Ancak, daha fazla belleğe ve daha hızlı hesaplama hızlarına sahip gelecekteki bilgisayarlar, araştırmacıların bu efektin mevcut füzyonla ilgili deneylerde önemli bir rol oynayıp oynamadığını araştırmasına olanak sağlayacaktır." Dedi.
Google+. Bizi takip et @wordssidekick, Facebook & Google+. Canlı Bilim ile ilgili orijinal makale. Yazarı Twitter'da takip edin @SciTech_Cat