دانشمندان میانبری را کشف کردند که به طراحی امکانات همجوشی پر پیچ و خم کمک می کند

دانشمندان میانبر ریاضی را کشف کرده‌اند که می‌تواند به مهار نیروی همجوشی، منبع بالقوه برق پاک که می‌تواند سیل‌ها، امواج گرما و دیگر اثرات رو به رشد تغییرات آب و هوایی را کاهش دهد، کمک کند. این روش به محققان اجازه می‌دهد راحت‌تر پیش‌بینی کنند که چگونه یک ستاره‌ساز – دستگاهی پیچ خورده که برای تکثیر انرژی همجوشی که خورشید و ستاره‌ها را نیرو می‌دهد – می‌تواند گرمای حیاتی برای واکنش‌های همجوشی را حفظ کند.

این تکنیک اندازه‌گیری می‌کند که میدان مغناطیسی ستاره‌ساز چقدر می‌تواند روی هسته‌های اتمی با سریع‌ترین حرکت در پلاسما نگه داشته باشد و گرمای کلی را بالا ببرد و کمک کند. واکنش های سنتز. اما چگونه دانشمندان می توانند شکلی بیابند که تا حد ممکن گرما را حفظ کند؟

یافتن سلول های مغناطیسی که گرما را حفظ می کنند

الکساندرا لواینز، دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه، گفت: «ما نمی‌توانیم حرکات همه ذرات منفرد را در همه میدان‌های مغناطیسی ممکن شبیه‌سازی کنیم – که به قدرت محاسباتی تقریباً بی‌نهایت نیاز دارد.» فیزیک پلاسما در آزمایشگاه فیزیک پلاسمای پرینستون (PPPL) وزارت انرژی ایالات متحده (DOE). LeViness، نویسنده اصلی مقاله که نتایج را در مجله گزارش می‌کند، گفت: «در عوض، ما باید یک میان‌بر را انتخاب کنیم. سوخت هسته ای.

لووینس گفت: «این مطالعه نشان می‌دهد که ما می‌توانیم بهترین شکل میدان مغناطیسی را برای محدود کردن گرما با محاسبه چیز ساده‌تر بیابیم – اینکه چقدر ذرات سریع از سطوح منحنی میدان مغناطیسی در مرکز پلاسما دور می‌شوند.» . این رفتار توسط عددی به نام گاما C توصیف می‌شود که ما دریافتیم که با محصور شدن پلاسما سازگار است.

LeViness گفت: در واقع، این میانبر باعث پیشرفت تحقیقات آینده ستاره‌دار می‌شود، “زیرا هرچه ذرات سریع‌تر در مرکز پلاسما باقی بمانند، سوخت داغ‌تر و ستاره‌ساز کارآمدتر خواهد بود.”

تاریخچه و آینده سنتز

همجوشی هسته ای با ترکیب عناصر سبک به شکل پلاسما – حالت گرم و باردار ماده که از ماده تشکیل شده است، مقادیر زیادی انرژی آزاد می کند. الکترون های آزاد و هسته های اتمی که 99 درصد از جهان مرئی را تشکیل می دهد. دانشمندان در سراسر جهان به دنبال استفاده از واکنش های همجوشی برای ایجاد یک منبع عملاً پایان ناپذیر انرژی ایمن و پاک برای تولید برق هستند.

PPPL بیش از نیم قرن تجربه در توسعه دانش علمی نظری و مهندسی پیشرفته برای فعال کردن همجوشی برای نیرو دادن به ایالات متحده و جهان دارد. در عین حال، آزمایشگاه مدت‌هاست که درک علمی پایه‌ای از جهان پلاسما را از مقیاس آزمایشگاهی به مقیاس‌های اخترفیزیکی ارتقا داده است.

ستاره‌های ستاره‌ای که توسط لیمن اسپیتزر، بنیانگذار PPPL در دهه 1950 ساخته شدند، بدون خطر تداخل آسیب‌رسان عمل می‌کنند که به شکل دونات هستند. سنتز دستگاه هایی به نام صورت توکاماتسو. اما ستاره‌ها مدت‌هاست که قادر به حفظ گرما و همچنین توکاماک‌ها که میدان‌های مغناطیسی مشابهی دارند، نیستند.

الیزابت پل، استادیار فیزیک کاربردی در دانشگاه کلمبیا گفت: «اما با استفاده از تکنیک‌هایی مانند آنچه LeViness مطالعه کرد، ما توانستیم پیکربندی‌های مغناطیسی برای ستاره‌هایی که حاوی گرما هستند، درست مانند توکاماک‌ها، پیدا کنیم. پل، یکی از همکاران سابق ریاست جمهوری در دانشگاه پرینستون، می گوید: «این چالش بزرگ تری برای ستاره داران است، اما لوینس به نشان دادن این امکان کمک کرد.