|
Схема эксперимента. Слева направо: вспомогательная таблетка, основная таблетка, детектор протонов. Изображение из журнала Science.
|
Американские ученые впервые измерили поля, возникающие вокруг водородной таблетки во время термоядерного синтеза. Были обнаружены магнитное и электрическое поля с неожиданными параметрами, сообщает журнал
Science.
При термоядерном синтезе из ядер более легких элементов образуется ядро более тяжелого, при этом его масса оказывается чуть-чуть меньше общей массы исходных ядер. Разница масс переходит в энергию по формуле E=mc2. Термоядерный синтез считается перспективным источником энергии - практически неисчерпаемым.
Один из методов запуска термоядерной реакции - бомбардировка крошечных таблеток из тяжелых изотопов водорода (дейтерия и трития) лазером. Температура газа достигает 100 миллионов градусов, плотность - килограмма на кубический сантиметр, при таких условиях начинается синтез ядер. До сих ученым не удавалось составить точную "карту" электромагнитных полей, возникающих около таблетки.
Группа исследователей из Массачусетсского технологического института и Рочестерского университета применила для измерения этих полей протонную радиографию - обстрел таблетки высокоскоростными протонами. Источником протонов служит вторая, вспомогательная таблетка, которая состоит из дейтерия и гелия-3. При запуске реакции в ней образуется гелий-4 и свободный протон.
Сначала запускалась реакция в первой таблетке, затем, пока она не кончилась (то есть в течение трех наносекунд) - во второй. Протоны, вылетающие из второй таблетки и пролетающие мимо первой, имеют электрический заряд, поэтому отклоняются под влиянием полей таблетки. Зная энергию протонов, можно рассчитать их ожидаемую траекторию и, измерив отклонение от нее, получить информацию об этих полях.
Результаты показали, что при запуске реакции возникают сложные магнитные поля со многими радиальными компонентами, индукция которых достигает 60 тесла (для сравнения: индукция магнитного поля Земли - порядка 10-5 тесла). Кроме того, были обнаружены электрические поля напряженностью около гигавольта на метр (для сравнения: напряженность электрического поля непосредственно под ЛЭП - около 10 киловольт на метр).
Почему и как именно возникают эти поля, пока не вполне понятно Исследователи полагают, что они могут влиять на распределение частиц, плазмы и энергии и, в частности, на симметричность протекания синтеза в таблетке. Между тем, научиться добиваться симметричности синтеза - одна из задач на пути к контролируемому термоядерному синтезу.
