«عكسهاي» جديد به كاوش انرژي همجوشي كمك ميكنند
New 'snapshots' aid quest for fusion energy
اين طرح دستگاهي را نشان ميدهد كه فيزيكدانان از آن براي بررسي انفجارهاي به درون بسيار كوچك در سوخت هيدروژن استفاده ميكنند. در سمت چپ، پروتونهاي خروجي از انفجار به درون در منتهااليه سمت چپ در ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي ناشي از انفجار به درون ديگر حركت ميكنند. در سمت راست تصوير اين ميدانها مشاهده ميشود كه ساچمهي متراكم سوخت هيدروژن در مركز آن قرار دارد.
فيزيكدانان MIT و دانشگاه راچستر[1] روش جديدي را براي عكس گرفتن از واكنشهاي پر انرژي در دماهاي زياد ابداع كردهاند كه براي دست يافتن به روياي همجوشي گر، هستهاي كنترل شده بسيار مهم است.
اين كار كه گزارش آن در شمارهي 28 فوريه مجلهي ساينس[2] آمده است ميتواند به دانشمندان كمك كند تا همجوشي هستهاي را به عنوان چشمهي انرژي به كار بگيرند. همينطور ميتواند به پرسشهاي مربوط به فيزيك ستارگان پاسخ دهد.
همجوشي هستهاي فرايندي است كه در آن ذرات اتمي با چسبيدن به يكديگر با آزاد شدن مقدار بسيار زيادي انرژي (تقريباً يك ميليون برابر انرژي آزاد شده در واكنشهاي شيميايي) هستهي سنگينتري را تشكيل ميدهند. وقتي همجوشي هستهاي در واكنشهاي زنجيرهاي كنترل نشده به وقوع بپيوندد، انفجاري مانند بمبهاي هيدروژني به وجود ميآورد.
دست يافتن به همجوشي هستهاي كنترل شده، كه چشمهي مطمئن و ايمن انرژي تقريباً نامحدود است، يكي از آرزوهاي فيزيكدانان بوده است. اكنون چند دهه از زماني ميگذرد كه دانشمندان در MIT و جاهاي ديگر براي باز توليد دماها و چگاليهاي زياد موجود در ستارگان از انفجارهاي به درون مينياتوري استفاده ميكنند.
يكي از راههاي توليد اين انفجار به درون، بمباران ساچمههاي بسيار ريز سوخت هيدروژن با ليرز است. در داخل اين ساچمهها، گاز متراكم به دماهاي حدود 100 ميليون درجه ميرسد كه هفت برابر دماي مركز خورشيد است. در برخي شرايط، چگالي گاز ميتواند به 1000 گرم بر سانتيمتر مكعب (50 برابر چگالي طلا برسد). اين شرايط را تنها در درون ستارگان ميتوان يافت.
تاكنون فيزيكدانان اغلب انفجارهاي به درون را با اندازهگيري انجام شده روي پروتونها، پرتوهاي X، نوترونها و فوتونهاي آزاد شده از گاز در حال انفجار بررسي ميكردند. همينطور، با انفجار به درون با پرتوهاي X تصاويري از ساچمههاي متراكم به دست ميآورند.
اما روش جديد آشكار سازي به دانشمندان امكان ميدهد تا براي اولين بار عكسهايي از ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي ناشي از انفجار به درون بگيرند.
در اين روش بهجاي فوتون از پروتون براي تشكيل تصوير استفاده ميكنند. اين تصاوير به دانشمندان كمك ميكنند تا از متقارن بودن انفجارهاي به درون، اطمينان حاصل كنند.
براي بهدست يافتن به همجوشي هستهاي، تقارن انفجار به درون بايد تقريباً كامل باشد. اين رويداد كه اشتعال ناميده ميشود، تاكنون به صورت تجربي صورت نگرفته است.
اگر اشتعال به وقوع بپيوندند، بين 10 تا 150 ميليون ژول انرژي آزاد ميشود (150 ميليون ژول كه تعداد انرژي حاصل از يك گالن بنزين است از چيزي به اندازهي نوك سوزن آزاد ميشود.)
بيشتر اين كار با استفاده از دستگاه ليزر موجود در دانشگاه راچستر انجام شده است. اندازهي اين دستگاه ليزر موسوم به امگا در حدود يك زمين فوتبال است.
وسيلهاي كه دانشمندان اميد دارند با آن براي اولين بار به شرايط اشتعال دست يابند در سال 2010 در آزمايشگاه ملي لاورنس ليورمور[3] در كاليفرنيا افتتاح خواهد شد. با فرض آنكه اشتعال در فاصلهي زماني 2012-2010 صورت بگيرد، دانشمندان مستقيماً از انرژي آن براي توليد الكتريسيته استفاده خواهند كرد.
نويسندهي اصلي اين مقاله رايان ريگ[4] كه دكتراي خود را اخيراً از مركز علوم پلاسما و همجوشي MIT گرفته است، اكنون در آزمايشگاه لاورنس ليورمورد كار ميكند.
