Физики провели термоядерные реакции без нейтронного излучения

Экспериментальная установка
Экспериментальная установка

Группа французских и американских исследователей смогла зажечь термоядерную реакцию без появления нейтронного излучения. Для этого ученые использовали импульсные лазеры и мишень из бора, в которую врезались выбитые лазерным лучом протоны. О деталях эксперимента и возможных преимуществах перед традиционно используемой в термоядерных исследованиях дейтерий-тритиевой плазмой сообщается в статье физиков в журнале Nature Communications.

Специалисты из лаборатории практических исследований лазеров высокой интенсивности LULI (Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses) использовали мишень из бора с естественным соотношением изотопов: двадцать процентов бора-10 и 80 процентов бора-11. На эту мишень под углом в 45 градусов направляли импульс красного лазера продолжительностью около полутора наносекунд. Благодаря системе фокусировки луч сжимался до одной десятой миллиметра и превращал поверхность мишени в состоящую из ионов бора плазму.

Затем, через еще одну наносекунду, с другой стороны в сторону мишени выстреливали импульсом другого лазера, дававшего вспышку красного цвета продолжительностью всего одна пикосекунда (10-12 секунды). Этот второй импульс попадал в установленную перед мишенью полоску алюминиевой фольги, из которой выбивался пучок протонов: именно эти частицы врезались в облако борной плазмы и вступали в термоядерную реакцию.

Важной особенностью реакции протонов с бором-11 было то, что на выходе получались возбужденные ядра бериллия-8 и одна альфа-частица (ядро атома гелия): 11B + p = 8Be* + 4He. Затем бериллий-8 разваливался еще на две альфа-частицы, причем суммарная энергия трех получающихся ядер гелия была больше суммарной энергии исходного протона и ядра атома бора. Альфа-частицы такой энергии поглощаются алюминиевой фольгой (и ученые использовали фольгу для проверки детекторов: закрыв приборы, они перестали регистрировать частицы), в то время как наиболее активно исследуемые реакции дейтерия с тритием дают на выходе плохо поглощаемые нейтроны.

Теоретически, бор-протонная реакция могла бы иметь перед дейтерий-тритиевой целый ряд преимуществ. Прежде всего, альфа-излучение не надо специально экранировать: поскольку его задерживает фольга, металлический корпус вакуумной камеры установки даст защиту даже больше той, которая необходима. Кроме того, тритий радиоактивен, его надо специально синтезировать (стоимость достигает тысяч долларов за грамм), а бора на Земле довольно много.

Сами ученые утверждают, что в ближайшее время говорить о развитии бор-протонной термоядерной энергетики не приходится, несмотря на то, что им удалось на несколько порядков повысить интенсивность реакций по сравнению с предыдущими опытами других групп. По словам исследователей, первоочередное значение их работа имеет для моделирования процессов внутри звезд в земных лабораториях. Но в то же время независимый эксперт, мнение которого приводит Nature News, французский физик Жерар Мору, считает необходимым подождать появления более эффективных и компактных лазеров. По его словам, использованный учеными метод выгодно отличается своей простотой. Он требует точной синхронизации двух лазеров с разной продолжительностью импульса (отклонение от интервала в несколько десятых наносекунды резко снижает интенсивность реакции), но зато не требует сложнейших установок вроде той, которая была построена в Национальном центре лазерных термоядерных реакции (National Ignition Facility) в США.

Физики NIF намеревались при помощи сверхмощных импульсных лазеров запустить в дейтерий-тритиевой смеси термоядерную реакцию с выделением энергии в большем количестве, чем потребляется самими лазерами. Эта цель, несмотря на оптимистичные прогнозы, так и не была достигнута и сейчас работа NIF приостановлена.

Обсудить
«Эти знания наполняли голову, как чердак»
Почему советское образование нельзя считать «лучшим в мире»
Человек и кошка
Как «вежливые люди» стали символом патриотизма и жупелом для Запада
Открытое сердце
Для спасения Артема Будкова необходима срочная операция
Один на всех
В Новгороде пьяный пациент избил санитарку, медсестру и охранника больницы
С братским приветом
В убийстве Ким Чен Нама официально обвинили Пхеньян
Real estate magnate Donald Trump waves as he leaves a Greater Nashua Chamber of Commerce business expo at the Radisson Hotel in Nashua, New Hampshire, May 11, 2011. Trump suggested Wednesday it's not much fun flirting with the idea of running for president in the face of relentless attacks and ridicule. REUTERS/Don Himsel/Pool (UNITED STATES - Tags: POLITICS)Прощание с иллюзией
Почему Трамп не мог оправдать надежд на нормализацию отношений с Россией
TEHRAN, Nov. 19, 2015 (Xinhua) -- Iranian engineers work at the South Pars gas field at the southern Iranian port of Assalouyeh, Iran, Nov. 19, 2015. The South Pars/North Dome field is a natural gas condensate field located in the Persian Gulf. The South Pars or North Dome field is a natural gas condensate field located in the Persian Gulf. It is one of the world's largest gas fields, shared between Iran and Qatar. (Xinhua/Ahmad Halabisaz) (Credit Image: Global Look Press via ZUMA Press)
Photographer: © Ahmad HalabisazПризрачная угроза
Сможет ли иранский газ бросить вызов интересам России?
Желтую расу — в лагеря
Жизнь японцев, интернированных в США во время войны
Фантастическая четверка
Люди со сверхъестественными способностями помогут ученым победить болезни
Мимимиметр сломался
Азиатский бум на умилительных собак пришел в Instagram
«Местные со мной два года не здоровались»
История программистки из Москвы, переехавшей в итальянские Альпы
Я не знаю, как она это делает
Личный опыт: быть фитнес-звездой Instagram и многодетной матерью одновременно
Отпилите мне раму
Первый тест-драйв LR Discovery нового поколения – без рамы, но с пневмой
Супер-турбо
10 главных фактов о самом быстром в мире гибриде от Porsche
Внедорожники для асфальта
Внедорожники, которые беспомощны на бездорожье, но круты во всем остальном
11 разлученных автомобильных братьев
Как выглядят машины с одинаковыми именами в разных странах
Бог простит
В церкви нашли квартиру с красной мебелью и портретами в стиле поп-арт
Дворянское гнездо
Один из самых шикарных в мире домов нашли в диком лесу
«Пусть меня захоронят в отравленную, но родную землю»
Почему люди отказываются покидать чернобыльскую зону: реальные истории
Поставили баком
Англичане сделали идеальный дом из резервуара для воды