«سس مایونز» چگونه به حل معمای «همجوشی هسته‌ای» کمک می‌کند؟
فناوری همجوشی هسته‌ای ممکن است به لطف یک چیز کاملا غیرمنتظره به پیشرفت چشمگیری دست پیدا کند: سس مایونز!
فرادید| همان فیزیکی که شالوده‌ی سس مایونز است می‌تواند به فیزیکدانان کمک کند پلاسمای فوق داغ مورد نیاز برای تولید همجوشی هسته‌ای رابه دست آورند.
به گزارش فرادید، در یک مطالعه‌ی جدید که ماه مه در مجله Physical Review E منتشر شد، دانشمندان «مایونز» را در دستگاه کره‌سازی ریختند و آن را در حال چرخش تنظیم کردند تا ببینند چه شرایطی سبب جاری شدن آن می‌شود.
آریندام بانرجی، سرپرست این مطالعه و مهندس مکانیک دانشگاه لیهای پنسیلوانیا گفته: «ما از سس مایونز استفاده می‌کنیم چون مانند یک ماده جامد رفتار می‌کند، اما وقتی تحت یک گرادیان فشار قرار می‌گیرد، شروع به جاری شدن می‌کند.»
این فرآیند می‌تواند به روشن شدن فیزیکی کمک کند که در دماها و فشارهای فوق‌العاده‌ی داخل راکتورهای همجوشی هسته‌ای رخ می‌دهد، بدون نیاز به ایجاد آن شرایط شدید!
همجوشی هسته‌ای (Nuclear fusion)، هلیوم را از هیدروژن در قلب ستاره‌ها می‌سازد. از دید تئوری، این فرایند می‌تواند منبع انرژی پاک تقریباً بی‌حد و حصری در زمین باشد، اگر واکنش بتواند انرژی بیشتری از آنچه برای بکارافتادن نیاز دارد تولید کند.
این کار دشوار است. به گفته ناسا، همجوشی با نیروی ستاره در دمای ۱۵ میلیون درجه سانتیگراد رخ می‌دهد و گرانش عظیم یک ستاره، اتم‌های هیدروژن را به هم متصل می‌کند و بر دافعه طبیعی آن‌ها غلبه می‌کند. با این حال، روی زمین، آن فشارهای خردکننده را نداریم، پس راکتورهای همجوشی ساخت بشر باید ۱۰ برابر گرمتر از خورشید کار کنند.
دانشمندان برای رسیدن به این دماهای شگفت‌آور، از چندین رویکرد استفاده می‌کنند، از جمله محصورسازی اینرسی.
در این فرآیند، فیزیکدانان گلوله‌های گازی به اندازه نخود که معمولاً ترکیبی از ایزوتوپ‌های سنگین یا نسخه‌های هیدروژن هستند را در کپسول‌های فلزی منجمد می‌کنند. سپس، گلوله‌ها را با لیزر منفجر می‌کنند. این انفجار، گاز را در یک لحظه تا دمای ۲۲۲ میلیون درجه سانتیگراد گرم می‌کند و در حالت ایده‌آل، آن را به پلاسمایی تبدیل می‌کند که همجوشی می‌تواند در آن رخ دهد.
متأسفانه، گاز هیدروژن به منبسط شدن تمایل دارد و سبب می‌شود فلز مذاب قبل از اینکه هیدروژن فرصت ذوب شدن داشته باشد منفجر شود. این انفجار زمانی رخ می‌دهد که کپسول فلزی وارد فاز ناپایدار شده و شروع به جریان یافتن کند.
تیم بانرجی دریافتند که فلز مذاب در دماهای پایین‌تر بسیار شبیه سس مایونز عمل می‌کند: می‌تواند کشسان باشد، به این معنا که وقتی به آن فشار وارد کنید به عقب بازگردد یا پلاستیکی باشد، به این معنا که به عقب برنمی‌گردد یا جریان پیدا نمی‌کند.
«اگه به مایونز فشار وارد کنید، شروع به تغییر شکل دادن می‌کند، اما اگر فشار را بردارید، به شکل اولیه خود بازمی‌گردد. پس یک فاز کشسانی داریم و پس از آن یک فاز پلاستیکی ثابت. فاز بعدی زمانی است که مایونز شروع به جریان یافتن می‌کند و آنجا جاییست که بی‌ثباتی شروع می‌شود.»
محققان در مطالعه جدید، مایونز را در دستگاهی قرار دادند که به امولسیون تخم‌مرغ-روغن سرعت بخشید تا زمانی که جریان پیدا کرد. سپس، شرایطی که تحت آن، مایونز بین حالات پلاستیکی، کشسانی و بی‌ثباتی در تغییر بود، مشخص شد.
بانرجی گفته: «ما شرایطی یافتیم که در آن، استرداد حالت کشسانی امکان‌پذیر بود و دریافتیم چگونه می‌توان آن را برای به تأخیر انداختن یا سرکوب کامل بی‌ثباتی به حداکثر رساند.»
افزون بر این، این مطالعه نشان داد چه شرایطی اجازه تولید انرژی بیشتر را می‌دهد.
البته مایونز و کپسول‌های فلزی فوق داغ از بسیاری جهات متفاوت هستند. بنابراین باید دید آیا یافته‌های این تیم را می‌توان به درستی در مورد گلوله‌ای از پلاسمای چند برابر گرمتر از خورشید به کار برد یا خیر.
مترجم: زهرا ذوالقدر
