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
Он был размером как четыре Эвереста
Ученые считают: жизнь на Земле породил гигантский метеорит....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Швейцарские ученые собираются распылить в атмосфере миллионы тонн алмазов
Остановит ли это глобальное потепление?...
Секретные китайские спутники «Тысячи парусов» — новый кошмар для астрономов
Наблюдать за звездами с Земли становится всё проблематичнее....
Почему викинги не сумели колонизировать Северную Америку?
1000-летняя тайна, похоже, все-таки разгадана....
Аномальное древнее кладбище найдено на юге Испании
В 5500-летнем некрополе оказалось много женщин и мало мужчин....
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Электрические обои согреют комнату за три минуты
Альтернатива центральному отоплению или очередной фейк?...
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Запущенный в космос новый коронограф прислал исторические снимки
Устаревший специальный телескоп тянет лямку с 1995-го....
И снова наглый плагиат от компании Tesla?
Маск опять в суде. Теперь из-за «Бегущего по лезвию 2049»....
Марк Цукерберг представил «самые передовые очки за всю историю»
Разбираемся: стоит ли девайс свои 10 000 $....
Добыча криптовалюты: кто-то на этом зарабатывает, а кто-то теряет здоровье
Американские ученые вскрыли неожиданную проблему....
Почти что полёт: найдены следы динозавра, который ускорял свой бег крыльями
Окаменевшие отпечатки позволили рассчитать особенности передвижения....
Ученые наконец-то подтвердили, что солнечный максимум уже наступил
Метеозависимым людям придётся несладко....
Alexa — умная помощница от Amazon — массово распространяла фейки
Владелец разводит руками, но причин случившегося не сообщает....