Термоядерный синтез — процесс, который питает наше Солнце энергией, — происходит, когда более лёгкие атомные ядра объединяются в более тяжёлые. Нагревая нанопровода компактным, но мощным лазером, учёные Колорадского университета продемонстрировали в лабораторных условиях термоядерный синтез на микроуровне. При этом была достигнута рекордная эффективность генерирования нейтронов — не несущих заряда частиц, которые образуются в результате синтеза. О работе пишет журнал Nature Communications.
Экспериментальный ядерный синтез обычно проводят с использованием лазеров, стоящих сотни миллионов долларов и расположенных в зданиях размером со стадион. Однако в проведённом опыте исследователи использовали очень быстрый и мощный настольный лазер. Целью для облучения стали невидимые нанопровода, в результате чего возникала очень горячая и плотная плазма — в условиях, напоминающих условия внутри Солнца. Эта плазма запускает термоядерные реакции, дающие гелий и вспышки несущих энергию нейтронов.
Команда учёных получила рекордное количество нейтронов в расчёте на единицу лазерной энергии — почти в 500 раз больше, чем дают эксперименты, в которых целями для облучения служат плоские поверхности из такого же материала, как и использованные нанопровода. Этот материал называется дейтированный полиэтилен и близок к широко используемому полиэтилену, однако атомы водорода в нём заменены на дейтерий, более тяжёлый вид водорода.
Создание нейтронов в результате термоядерного синтеза может помочь развитию нейтронной радиографии — изучения структуры и свойств материалов с использованием нейтронов. Результаты исследования также дополняют представление о взаимодействии очень интенсивного лазерного света и вещества.
[Иллюстрация: Advanced Beam Laboratory/Colorado State University]
