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
Как на ладони: Обнаружен морской гигант, который виден из космоса
Мегакоралл у Соломоновых островов оказался самым крупным животным Земли....
Забудьте всё, что вы знали о Луне
Новая теория предлагает в корне иное происхождение ночного светила....
Спасти планету сможет… африканский червь
В Кении найдено насекомое с удивительными способностями....
Ляп на ляпе — так профессиональные историки оценили «Гладиатора 2»
Режиссер пришел в бешенство, когда фильм назвали исторически неточным....
Главная тайна Седьмой планеты разгадана через 38 лет
Уран оказался не таким уж странным, как думали ученые....
80 000 лет жизни: какие тайны скрывает самое древнее и большое существо на планете?
Залог невероятного долголетия и удивительного выживания обнаружили учёные....
Раскрыт секрет идеального женского тела?
Оказывается, дело вовсе не в соотношении талии и бедер....
Янтарь из недр Антарктиды раскрыл тайны тропических лесов
Застывшая смола возрастом 90 млн лет как часть исчезнувшей экосистемы....
Саблезубый котёнок томился во льдах Якутии 35 тысяч лет
Благодаря находке стало известно, что сородичи пушистика обитали в столь холодных местах....
Ученые рассказали о жутких последствиях сна
Что происходит, когда снится собственная смерть?...
Носи умные очки или увольняйся!
Amazon планирует заставить всех курьеров носить этот электронный прибор....
Разгадано: как древний динозавр выжил бы в столкновении с трехтонной машиной!
Как оказалось, некоторые ящеры имели уникальную защиту....
Разгадано учеными: почему города разрушают сердце и разум
Причины, которые нашли исследователи, вас удивят....
Надеялись на Беса: древние египтянки при беременности хлебали галлюциногенные смеси
Думали, что божок с двусмысленным для нас именем убережёт....
Филигранная работа: Механический скарабей поражает точностью
Робот способен полноценно манипулировать крупногабаритом даже в тесноте....
Минус два: Помидоры сделали слаще, удалив лишние гены
Научный прорыв обещает выгоды и фермерам, и пищепрому....