Paštaisīta zvaigzne
Publicēts: 14.06.2009
Kad tiks ieslēgts pasaulē jaudīgākais lāzers, uz Zemes piedzims niecīga zvaigzne. Nacionālās Aizdedzes iekārtas (NIF) uzdevums ir demonstrēt kodolreakciju iespējamību - to pašu reakciju, kas notiek Saules kodolā, un varētu izrādīties par bagātīgu un nekaitīgu enerģijas avotu. Kamēr lielākā daļa cer atrast jaunu enerģijas ieguves veidu, kas atrisinātu cilvēces pieaugošās prasības, daudzi zinātnieki cer rast atbildes uz svarīgiem jautājumiem.
Pirmkārt, NIF ir un paliek iestāde, kas tiek celta kā nacionālās drošības garants, kurā tiks pētītas kodolreakcijas un apstākļш, kas novērojami kodolbumbas sprādziena laikā.
"Tas jums ļauj veikt izpēti, pat ja nenotiek pazemes kodolizmēģinājumi," pastāstīja Ēriks Storms no Lavrensa Livermūra Nacionālās laboratorijas. "Mēs varam pētīt ūdeņraža kodolreakciju fiziku, lai noskaidrotu, vai mēs varētu uzbūvēt šādu elektrostaciju šeit uz Zemes. Tāpat mēs varam pētīt citus fizikas un planetārās zinātnes aspektus."
Komfortablos laboratorijas apstākļos zinātnieki cer pētīt iespaidīgus kosmiskos notikumus - planētu veidošanos un supernovu sprādzienus.
"Lai saprastu mūsu vietu visumā un to, no kā mēs esam radušies, mums jāsāk saprast zvaigžņu sprādzienus," skaidroja profesors Pauls Dreiks no Mičiganas universitātes. Viņš ir viens no zinātniekiem, kas cer izmantot NIF jaudu, lai pārbaudītu savas teorijas.
"NIF jūs varat ieplānot supernovas sprādzienu ceturtdien 9:00 no rīta tā vietā, lai gaidītu kādu sprādzienu bezgalīgajā visumā," piebilda Storms. "Un jūs varat izmanīt eksperimenta apstākļus un atkārtot supernovas sprādzienu atkal un atkal."
Citas lāzeriestādes, tādas kā Ročesteras universitātes Omega lāzers jau agrāk ir izmantotas līdzīgos eksperimentos. NIF 192 lāzeri ir daudz jaudīgāki un precīzāk spēs atainot kosmiskos notikumus.
Kodolreakciju eksperimentā stari uz īsu brīdi fokusē 500 triljonu vatu lielu jaudu, raidot to uz neliela izmēra ūdeņraža degvielas lodi. Šādos apstākļos temperatūra sasniedz 100 miljonus grādu un spiediens miljardiem reižu pārsniedz atmosfēras spiedienu uz Zemes. Ūdeņraža "pilienā" sākas kodolreakcijas un izdalās milzīgs daudzums enerģijas.
Astrofizikas eksperimentos degvielas lodīte tiks aizstāta ar slāņainu puslodi, kas simulētu zvaigznes kodolu.
"Mēs izvēlēsimies materiālu un struktūras, kas vispareizāk spēs attēlot procesus, kādi novērojami zvaigznes sprādziena laikā," stāstīja profesors Dreiks. "Lāzers trāpīs kodola centrā, radot ārkārtīgi spēcīgu triecinvilni, kas iznīcinās apkārtējo materiālu."
Eksperimenta kulminācija ilgs tikai sekundes miljardās daļas. To vēros neskaitāms daudzums sensoru, kas fiksēs vissīkākās detaļas. Tādejādi astronomi varēs pētīt zvaigžņu un supernovu iekšienē notiekošos procesus.
Ne tikai astrofiziķi ir sajūsmā par iespēju tikt pie NIF resursiem. Planetārie zinātnieki vēlas izmēģināt šo ierīci, lai pārbaudītu savas teorijas par Saules un planētu rašanos.
"Zināmā mērā Saules sistēmas izveidi un arhitektūru noteica tādu planētu kā Jupitera esamība," pastāstīja profesors Dāvids Stīvensons no Kalifornijas tehnoloģiju institūta. Milzu planētas gravitācija kontrolēja milzīgos putekļu un atlūzu mākoņus, tādejādi nosakot to materiālu apjomu un sastāvu, no kā veidojās Zeme un tai līdzīgās iekšējās planētas.
Ap citām zvaigznēm ir atklātas aptuveni 300 Jupiteram līdzīgas planētas. Tādēļ ir svarīgi saprast, kā un kad veidojās šīs milzu planētas, lai varētu labāk izzināt arī pārējo planētu veidošanās procesus. NIF palīdzēs simulēt ekstrēmās temperatūras un spiedienu planētu kodolos, lai noskaidrotu kā šie apstākļi ietekmē matēriju.
Agrāk pieejamās ierīces spēja modelēt spiedienu, kas miljoniem reižu pārsniedza atmosfēras spiedienu uz Zemes jūras līmenī. NIF spēs ģenerēt spiedienu, kas ir miljardiem reižu lielāks nekā uz Zemes. "Tie ir apstākļi, kas eksistē lielo planētu kodolos," teica profesors Rejs Dženlozs no Kalifornijas universitātes. Šajos apstākļos ķīmiskie procesi un materiālu uzvedība ir pilnīgi atšķirīga no mums ierastā.
"Periodiskā tabula, ar kuru mēs iepazināmies ķīmijas stundās, miljoniem atmosfēru apstākļos darbojas būtiski savādāk," piebilda Dženlozs. "Pie spiediena, kas līdzvērtīgs miljardiem atmosfēru, mēs ceram ieraudzīt vēl dramatiskākas izmaiņas."
Piemēram, miljons atmosfēru apstākļos saites starp atomiem sabrūk. Pie miljards atmosfērām paši atomi tiek sadragāti. "Šādi apstākļi nekad agrāk nav izpētīti," teica Dženolzs. Zinātnieki cer uzzināt, kas notiek ar tādiem elementiem kā ūdeņradis, hēlijs un dzīvībai vajadzīgajiem oglekli un ūdeni.
"Salīdzinoši nesen teorētiķi ir pievērsušies šiem aprēķiniem. Ar NIF mēs ceram iegūt daudz precīzākas zināšanas," skaidroja Dženolzs.
Zinātnieki sagaida, ka šādos apstākļos eksperimentu rezultāti varētu būt patiesi eksotiski. Piemēram, ūdeņradis, kas ir visbiežāk sastopamais elements visumā, Zemes kodolā esošajos apstākļos kļūst par metālisku šķidrumu. Apstākļos, kas novērojami Jupitera kodolā, varētu notikt vēl dīvainākas lietas.
"Ogļūdeņraži visticamāk sadalās un veido ūdeņraža un oglekļu maisījumu," teica profesors Dženolzs. "Tie ir procesi, par kuriem var izteikt tikai minējumus, kamēr neesat pārbaudījuši materiālus darbībā."
BBC
