Тайна ядерного синтеза разгадана при помощи… майонеза
Прорыв в технологии ядерного синтеза произошел с помощью самого неожиданного продукта. В исследовании, которое было опубликовано в мае 2024 года в научном журнале Review E, американские ученые поместили соус в машину для сбивания, включили вращение и стали смотреть, что при этом получится.
— Ариндам Банерджи, инженер-механик, Лихайский университет (Пенсильвания, США).
По словам ученого, майонез — это крайне полезное для науки вещество. Процессы, происходящие в нем, позволяют визуализировать физические явления, которые протекают в условиях сверхвысокой температуры и давления внутри термоядерного реактора. При этом в случае с майонезом не нужно создавать экстремальные условия, достаточно просто воспользоваться миксером.
В ядре звезды происходит процесс ядерного синтеза, в результате которого водород превращается в гелий. В теории эта трансформация могла дать жителям Земли практически безграничное количество абсолютно чистой энергии. Связано это с тем, что в результате такой реакции вырабатывается больше энергии, чем нужно для ее осуществления.
Пример термоядерной реакции
Главная проблема, которая стоит перед физиками, — это организовать в лаборатории точно такие же условия, какие создает Солнце в своей сердцевине. По последним данным NASA, термоядерный синтез в звездах происходит при чудовищных температурах — 15 миллионов °C. При этом у звезд настолько сильная гравитация, что она заставляет атомы водорода вжиматься друг в друга, игнорируя их природное отталкивание.
На Земле просто нереально организовать такое колоссальное давление. Поэтому наши искусственные термоядерные реакторы вынуждены работать при температурах, которые как минимум в 10 раз горячее Солнца. Это позволяет хоть как-то нивелировать недостаток давления.
Достичь таких невероятных температур чрезвычайно сложно, поэтому физики-ядерщики пускаются на разные хитрости. В частности, ученые придумали очень оригинальную технологию под названием инерционный конфайнмент.
Для этого смесь тяжелых изотопов водорода замораживают в металлических капсулах размером с горошину. Затем гранулы помещают в камеру и воздействуют на них мощными лазерами, которые моментально разогревают водород до… 222 миллионов °C! Если все пройдет идеально, водород превратится в плазму, внутри которой, как уверены физики, может случиться термоядерный синтез.
Ариндам Банерджи показывает машину для смешивания майонеза
Но в реальности мощный перенос тепла, происходящий за наносекунды, плавит металл. Водород, превратившись в газ, стремится вырваться наружу. И это приводит к крайне нежелательному результату: в капсуле происходит взрыв, прежде чем ионы водорода успевают сплавиться.
Казалось бы, исследование зашло в тупик, выход из которого невозможен. Но тут ученых осенило: ведь обычный майонез ведет себя практически так же, как расплавленный металл. И соусу из яиц и растительного масла вовсе не нужны сверхъестественно высокие температуры.
— Банерджи.
Ученые поместили майонез в специальную машину, которая быстро перемешивала его, пока он не стал жидким. Затем они изучили, как майонез менялся от жидкого состояния к густому и обратно.
— Банерджи.
Исследование также показало, при каких условиях достигается больший выход энергии.
Конечно, майонез и сверхгорячие металлические капсулы отличаются во многих отношениях. Так что еще неизвестно, можно ли применить выводы команды к сгустку плазмы, во много раз более горячей, чем Солнце.
Вообще, майонез — это один из любимых продуктов физиков. Ученые используют этот продукт довольно часто. Например, для демонстрации принципа вязкости. В эксперименте майонез помещался в воронку и измерялось время, необходимое для вытекания определенного объема. Такой опыт позволяет понять, как вязкость влияет на скорость потока жидкости.
Также майонез — просто эталонное вещество для изучения свойств эмульсий. Этот соус — смесь двух несмешивающихся жидкостей, то есть классическая эмульсия. Опыты с майонезом отлично показывают стабильность и размер капель, поэтому рекомендованы при обучении студентов.
В 10 раз горячее Солнца
Мы используем майонез из-за его уникальных свойств: в статичном состоянии он ведет себя как твердое вещество, но при изменении давления переходит в текучее состояние
— Ариндам Банерджи, инженер-механик, Лихайский университет (Пенсильвания, США).
По словам ученого, майонез — это крайне полезное для науки вещество. Процессы, происходящие в нем, позволяют визуализировать физические явления, которые протекают в условиях сверхвысокой температуры и давления внутри термоядерного реактора. При этом в случае с майонезом не нужно создавать экстремальные условия, достаточно просто воспользоваться миксером.
В ядре звезды происходит процесс ядерного синтеза, в результате которого водород превращается в гелий. В теории эта трансформация могла дать жителям Земли практически безграничное количество абсолютно чистой энергии. Связано это с тем, что в результате такой реакции вырабатывается больше энергии, чем нужно для ее осуществления.
Пример термоядерной реакции
Главная проблема, которая стоит перед физиками, — это организовать в лаборатории точно такие же условия, какие создает Солнце в своей сердцевине. По последним данным NASA, термоядерный синтез в звездах происходит при чудовищных температурах — 15 миллионов °C. При этом у звезд настолько сильная гравитация, что она заставляет атомы водорода вжиматься друг в друга, игнорируя их природное отталкивание.
На Земле просто нереально организовать такое колоссальное давление. Поэтому наши искусственные термоядерные реакторы вынуждены работать при температурах, которые как минимум в 10 раз горячее Солнца. Это позволяет хоть как-то нивелировать недостаток давления.
Идеальное вещество
Достичь таких невероятных температур чрезвычайно сложно, поэтому физики-ядерщики пускаются на разные хитрости. В частности, ученые придумали очень оригинальную технологию под названием инерционный конфайнмент.
Для этого смесь тяжелых изотопов водорода замораживают в металлических капсулах размером с горошину. Затем гранулы помещают в камеру и воздействуют на них мощными лазерами, которые моментально разогревают водород до… 222 миллионов °C! Если все пройдет идеально, водород превратится в плазму, внутри которой, как уверены физики, может случиться термоядерный синтез.
Ариндам Банерджи показывает машину для смешивания майонеза
Но в реальности мощный перенос тепла, происходящий за наносекунды, плавит металл. Водород, превратившись в газ, стремится вырваться наружу. И это приводит к крайне нежелательному результату: в капсуле происходит взрыв, прежде чем ионы водорода успевают сплавиться.
Казалось бы, исследование зашло в тупик, выход из которого невозможен. Но тут ученых осенило: ведь обычный майонез ведет себя практически так же, как расплавленный металл. И соусу из яиц и растительного масла вовсе не нужны сверхъестественно высокие температуры.
Майонез имеет все признаки эластичности. Он «отступает», когда на него нажимают. Также этот пищевой продукт может быть и пластичным и обволакивать все, что на него давит. Затем соус начинает просто течь.
Если вы приложите усилие, майонезу начнет деформироваться, но при уменьшении воздействия, он постепенно вернется к своей первоначальной форме. Следующая после эластичной фазы — стабильная пластичная. Затем жидкость начинает течь, и это означает, что началась фаза нестабильности
Если вы приложите усилие, майонезу начнет деформироваться, но при уменьшении воздействия, он постепенно вернется к своей первоначальной форме. Следующая после эластичной фазы — стабильная пластичная. Затем жидкость начинает течь, и это означает, что началась фаза нестабильности
— Банерджи.
Ученые поместили майонез в специальную машину, которая быстро перемешивала его, пока он не стал жидким. Затем они изучили, как майонез менялся от жидкого состояния к густому и обратно.
Мы определили условия, необходимые для восстановления эластичности, и разработали стратегии для ее оптимизации, чтобы замедлить или предотвратить возникновение нестабильности
— Банерджи.
Исследование также показало, при каких условиях достигается больший выход энергии.
Конечно, майонез и сверхгорячие металлические капсулы отличаются во многих отношениях. Так что еще неизвестно, можно ли применить выводы команды к сгустку плазмы, во много раз более горячей, чем Солнце.
P. S.
Вообще, майонез — это один из любимых продуктов физиков. Ученые используют этот продукт довольно часто. Например, для демонстрации принципа вязкости. В эксперименте майонез помещался в воронку и измерялось время, необходимое для вытекания определенного объема. Такой опыт позволяет понять, как вязкость влияет на скорость потока жидкости.
Также майонез — просто эталонное вещество для изучения свойств эмульсий. Этот соус — смесь двух несмешивающихся жидкостей, то есть классическая эмульсия. Опыты с майонезом отлично показывают стабильность и размер капель, поэтому рекомендованы при обучении студентов.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Резкое сокращение численности летучих мышей вызвало смерти… тысяч американских детей
Зловещая взаимосвязь выявилась совсем недавно....
Антарктида достигла точки невозврата?
Выводы ведущих ученых разнятся....
Японский угорь: съеден, но не сломлен
Обнаружен поразительный способ убегать даже из желудка хищника....
Устройство причудливой формы признано самым креативным и полезным девайсом года
Большинство английских ученых пришли в восторг от этого прибора....
Утраченную технологию кораблестроения возрастом 3500 лет заново открыли в 1950-х
Догреческие жители Крита были удивительно искусными корабелами....
В Польше нашли древнюю могилу ребёнка-«вампира»
На страшное захоронение наткнулись в Хелме....
Интернет-кошмар для детей и подростков в Австралии
Правительство закрывает малолетним доступ к соцсетям....
Встретимся в «Кафе „Белая акула“»
Ученые открыли главный секрет самых больших хищных рыб....
Шнобелевскую премию присудили за ракеты с голубиным наведением и дышащих задом свиней
Сюр, достойный научной премии за сомнительные достижения....
Как зомби: частицы организма продолжили существование между жизнью и смертью
Странные клетки прозвали ксено- и антропботами....
Ученые обнаружили «смайлик» на Марсе
Эта «улыбка» может намекать на научную сенсацию....
Водоросли: ключ к бесконечному источнику энергии?
Ученые считают, что новая технология радикально изменит мир....
Деревяшка возрастом 1300 лет оказалась частью японской таблицы умножения
Но придумали такой «калькулятор» гораздо раньше — в Китае....
Кто достоин пособия: Теперь решает искусственный интелект
Суд не сможет отменить вероятные ошибки....
Шкурный вопрос: Скандинавы мастерили лодки из кожи ещё в эпоху неолита
А иначе картина морских походов не складывается....
Оказалось, что угловатая акула со свиной мордой хрюкает при поимке
А еще эта уникальная рыба просто обожает яйца....