Физики впервые изучили "звёздные" термоядерные реакции в лаборатории

Американские учёные впервые воссоздали условия, царящие в недрах звёзд, в термоядерном реакторе NIF (National Ignition Facility) и детально изучили "звёздные" реакции, обеспечивающие нас теплом и светом. Об этом сообщается в пресс-релизе Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (США).

"Теперь у нас есть возможность изучать те процессы, которые творятся в ядрах светил во время слияния ядер водорода и других лёгких элементов. К примеру, нам удалось экспериментально проверить то, как взаимодействует между собой плазма и электроны и как этот процесс влияет на синтез тяжёлых ядер", — рассказывает ведущий автор исследования Дэн Кейси (Dan Casey).

Все элементы тяжелее водорода, гелия и лития возникли во Вселенной не в момент Большого Взрыва, а в результате постепенной переработки трех лёгких элементов в более тяжёлые вещества в недрах звёзд. В ядре Солнца и других светил господствуют столь высокие температуры и давления, что ядра водорода, гелия и лития могут сталкиваться друг с другом и сливаться, формируя более тяжёлый элемент и выделяя энергию.

Физики давно пытаются повторить этот процесс на Земле, создавая различные виды термоядерных реакторов, но ни один из них пока не был достаточно стабильным и эффективным для того, чтобы зажечь миниатюрное "Солнце" на поверхности нашей планеты.

Причины этих неудач, как отмечает Кейси, заключаются не только в инженерных сложностях, но и в том, что мы пока крайне плохо понимаем то, что творится в недрах звёзд и как необычные условия в их ядрах влияют на поведение элементарных частиц и атомов. Подобные сведения нельзя получить, сталкивая атомы при помощи ускорителей частиц, так как слияния ядер в недрах Солнца и других звёзд происходят на гораздо меньших скоростях и энергиях.

Поэтому Кейси и его коллеги использовали термоядерный реактор NIF, построенный в США в 2009 году. Внутри него термоядерные реакции запускаются благодаря сжатию и разогреву специальной капсулы с "звёздным топливом", обстреливаемой со всех сторон лучами сверхмощного лазера.

Используя NIF, учёные сжали несколько капсул со смесью различных изотопов водорода и проследили за тем, как часто они вступали в реакции друг с другом в тот момент, когда сжимаемая материя достигала температур и давлений, характерных для очень крупных звёзд, чья масса превышает солнечную в 10-40 раз. 

Несмотря на ошеломляющие различия в массе и масштабах (Солнце примерно в 10³⁸ раз тяжелее и в 10¹³ больше своего "аналога" в NIF), воссозданные в реакторе условия были практически аналогичны реальным, отмечают эксперты. 

Результаты экспериментов, как надеются исследователи, расскажут о том, что на самом деле происходит в недрах звёзд и как их ядра меняются со временем, добавляет РИА Новости. Эти сведения помогут повторить подобные реакции в "рабочем" термоядерном реакторе на Земле