周末起猛了!研究核聚变要用蛋黄酱???

科技   2024-08-11 16:16   黑龙江  

核聚变,这一为人类带来无限清洁能源的希望,如今正走在科学探索的前沿。而谁能想到,解开这一物理谜团的关键工具竟然是一瓶普通的蛋黄酱?

来自美国里海大学的科学家们正在利用这种日常调味品,以独特的方式帮助破解核聚变的奥秘。是的,你没看错——他们用蛋黄酱来模拟核聚变中的等离子体行为。这项研究是他们2019年工作的延续,那个时候,他们也用蛋黄酱来研究聚变物理学。 

为什么选择蛋黄酱?

蛋黄酱虽看似固体,但在受到压力时却会流动,其行为与核聚变中的等离子体极为相似。

里海大学教授阿林达姆·班纳吉(Arindam Banerjee)解释道:“我们之所以选择蛋黄酱,是因为它在压力梯度下会像流体一样流动,这与等离子体在核聚变过程中的表现非常相似。 

核聚变的挑战

核聚变是驱动太阳的能量源,如果能够在地球上实现,将为人类提供几乎无限的清洁能源。然而,要在地球上再现这一过程,必须达到极端条件——数百万度的高温和巨大的压力,这无疑是科学界面临的一大挑战。

一种名为惯性约束聚变(ICF)的技术正被广泛研究,它通过压缩和加热微小的氢燃料胶囊来创造能够产生能量的等离子体。然而,ICF面临的一个重大挑战是流体动力学不稳定性,特别是瑞利-泰勒不稳定性。这种不稳定性发生在不同密度的材料在相反的压力和密度梯度下受到作用时,会削弱聚变反应的能量输出。

为了在可控环境中研究这些不稳定性,班纳吉的团队选择了蛋黄酱作为实验材料。 

独特的实验方法

研究团队利用一个独特的旋转轮装置,来模拟等离子体的流动条件,观察蛋黄酱在压力下的表现。

这种实验方式帮助他们深入理解了不同相之间的过渡,比如当材料在压力移除后恢复原形的弹性相,以及不稳定性开始出现的塑性相。

推动聚变设计的前景

团队的研究发现,可能会在设计更加稳定的聚变燃料胶囊方面发挥关键作用,潜在地防止目前阻碍聚变反应效率的各种不稳定性。通过最大限度地提高弹性恢复,研究人员希望能够延迟甚至完全抑制这些不稳定性。

最终,班纳吉和他的团队正为全球实现聚变能源这一目标贡献力量。他表示:“我们就像这台巨型研究机器中的一个齿轮,大家都在为使惯性聚变更便宜、更可实现而努力。”

展望未来,蛋黄酱或许不会出现在核聚变反应堆的核心,但它的作用已经超越了厨房,为科学探索开辟了新的可能性。这项研究不仅展示了科学家们的创新思维,更凸显了追求无限清洁能源的决心。

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