Лазер OMEGA воспроизвел условия, близкие к границе начала реакций термоядерного синтеза

Ученые из университета Рочестера (University of Rochester) совершили шаг, который приблизил все человечество к моменту начал использования реакций термоядерного синтеза в качестве безграничного источника экологически чистой энергии. При помощи лазера OMEGA Лаборатории лазерной энергетики (Laboratory of Laser Energetics, LLE) были созданы условия, показатели которых в пять раз превышают аналогичные показатели, полученные на небезызвестной лазерной установке National Ignition Facility (NIF) Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в США.

Полученные результаты являются плодами многократных экспериментов, проведенных группой ученых, возглавляемой Шоном Риганом (Sean Regan) и Валерием Гончаровым (Valeri Goncharov). В этих экспериментах был получен энергетический выход от термоядерного синтеза на уровне 100 килоджоулей, что соответствует отдаче энергии 100-Ваттной лампочкой в течение 20 минут. Однако, в данном случае эта энергия была получена меньше, чем за миллиардную долю секунды и полученные при этом условия очень близки к условиям, когда может быть инициирована самоподдерживающаяся реакция термоядерного синтеза.

«Мы сжали топливный шарик до половины давления, требующегося для его поджига. И это потребовало достаточно серьезных усилий со стороны команды наших ученых и инженеров» — рассказывает Шон Риган, — «Если топливная мишень зажжется, то это будет походить на сверхминиатюрную звезду, размером в десятую часть миллиметра. Но эта «кроха» за несколько миллиардных долей секунды выделит энергию, эквивалентную энергии сжигания нескольких галлонов бензина».

Для разогрева и сжимания топливного шарика ученые использовали 60 лучей лазера OMEGA, для сравнения, американская лазерная установка NIF «била» в мишень 192 лазерными лучами. «Этот процесс очень напоминает процесс сжатия руками воздушного шарика, который начинает выпячиваться в местах, не охваченных вашими руками» — рассказывает Шон Риган, — «Если удастся сжать этот шар равномерно, то можно получить внутри него более высокое давление. Точно также все происходит и со сжатием шарика термоядерного топлива, когда лучи лазеров поражают его поверхность более равномерно».

Для достижения условий, близких к условиям термоядерного синтеза, ученым пришлось рассчитать и изготовить топливные шарики определенной формы, что позволило увеличить степень сжатия. Кроме этого учеными был разработан метод рентгеновской съемки со временем экспозиции в 40 триллионных долей секунды. И данные, полученные при помощи такой съемки, позволили ученым лучше понять физику происходящих процессов и более точно нацелить лазеры на мишень.

Следующим этапом работы ученых станет этап теоретических исследований, которые позволят им проанализировать и оценить все, что происходит внутри шарика термоядерного топлива в момент «удара» лазерными лучами. И полученные данные теоретических расчетов определят дальнейший путь проведения исследований в направлении создания управляемых реакций термоядерного синтеза.