Jony zachowują się inaczej, niż przewidywano. Fizycy rozkładają ręce

Fizycy odkryli, że w reakcjach fuzji jądrowej jony zachowują się inaczej, niż tego się spodziewano. To może być ważne w kontekście rozwoju przyszłych źródeł energii reakcji termojądrowej.
Fot. Nature

Fot. Nature

Zespół uczonych z Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) dokonał ważnego odkrycia dotyczącego reakcji fuzji jądrowej. Pomiary wykazały, że średnia energia neutronów wytwarzanych podczas eksperymentów spalania i zapłonu (ICF) jest wyższa od oczekiwanej dla plazmy deuterowo-trytowej. Szczegóły opisano w czasopiśmie Nature Physics.

Dr Alastair Moore, fizyk LLNL mówi:

Sugeruje to, że jony ulegające fuzji mają większą energię niż oczekiwana w najwyższych punktach, co nie jest możliwe do przewidzenia przez wzory hydrodynamiki promieniowania używane do symulacji implozji ICF.

Nie tego się spodziewaliśmy

Na ten moment nie wiadomo, co jest przyczyną tych rozbieżności. Fizycy zauważają, że zaobserwowany efekt przypomina nieco przesunięcie dopplerowskie, którego efektem jest zmiana tonu, gdy samochód policyjny przejeżdża obok z włączoną syreną.

Czytaj też: Fuzja jądrowa zaskakuje. Zaobserwowane zjawisko było sprzeczne z teoriami

Dr Alastair Moore wyjaśnia:

W implozjach National Ignition Facilty (NIF), jeśli jony deuteru i trytu poruszają się w kierunku detektora, gdy zachodzi reakcja fuzji, obserwujemy wyższą energię – lub “ton” – neutronu z reakcji. To pozwala nam zdiagnozować nierównowagi w napędzie i symetrii kapsuły, które mogą prowadzić do słabej wydajności implozji, ponieważ niektóre detektory mają wyższą średnią energię neutronów niż inne.

Wpływa to na temperaturę plazmy. Gdy wszystkie jony poruszają się szybciej, jony deuteru i trytu zderzają się z większą energią (bo z większą prędkością). Uzyskany nadmiar jest rozdzielany na neutron i cząstkę alfa.

Dr Alastair Moore dodaje:

Wszystkie detektory mierzą wyższą średnią prędkość neutronów; ponieważ jest ona widoczna we wszystkich detektorach, nazywamy ją prędkością izotropową, ale tak naprawdę jest to miara dodatkowej energii dostępnej podczas zderzenia jonów deuteru i trytu. Z tego powodu jest to bezpośredni pomiar jonów, które przechodzą fuzję.

Pomiary były możliwe dzięki zastosowaniu najnowocześniejszych spektrometrów używanych przez NIF. Naukowcy byli w stanie zmierzyć prędkość z niepewnością zaledwie 5 km/s.