Американские ученые впервые воссоздали условия, царящие в недрах звезд, в термоядерном реакторе NIF и детально изучили «звездные» реакции, обеспечивающие нас теплом и светом, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Physics.
«Самое главное, что теперь у нас есть возможность изучать то, что творится в ядре светил во время слияния ядер водорода и других легких элементов. К примеру, нам удалось экспериментально проверить то, как взаимодействует между собой плазма и электроны и как этот процесс влияет на синтез тяжелых ядер», — рассказывает Дэн Кейси (Dan Casey) из Национальной лаборатории Лоуренса в Ливерморе (США).
Все элементы тяжелее водорода, гелия и лития, возникли во Вселенной не в момент Большого Взрыва, а в результате постепенной переработки трех легких элементов в более тяжелые вещества в недрах звезд. В ядре Солнца и других светил господствуют столь высокие температуры и давления, что ядра водорода, гелия и лития могут сталкиваться друг с другом и сливаться, формируя более тяжелый элемент и выделяя энергию.
Физики достаточно давно пытаются повторить этот процесс на Земле, создавая различные виды термоядерных реакторов, ни один из которых пока не является достаточно стабильным и эффективным для того, чтобы зажечь миниатюрное «Солнце» на поверхности нашей планеты.
Причиной этих неудач, как отмечает Кейси, заключаются не только в инженерных сложностях, но и в том, что мы пока крайне плохо понимаем то, что творится в недрах звезд и как необычные условия в их ядрах влияют на поведение элементарных частиц и атомов. Дополнительные сложности создает то, что подобные сведения нельзя получить, сталкивая атомы при помощи ускорителей частиц, так как слияния ядер в недрах Солнца и других звезд происходят на гораздо меньших скоростях и энергиях.
Для поиска ответа на эти загадки Кейси и его коллеги использовали термоядерный реактор NIF, построенный в США в 2009 году. Внутри него термоядерные реакции запускаются благодаря сжатию и разогреву специальной капсулы с «звездным топливом», обстреливаемой со всех сторон лучами сверхмощного лазера.
Используя NIF, ученые сжали несколько капсул со смесью различных изотопов водорода и проследили за тем, как часто они вступали в реакции друг с другом в тот момент, когда сжимаемая материя достигала температур и давлений, характерных для очень крупных звезд, чья масса превышает солнечную в 10-40 раз.
Эти замеры, как надеются ученые, помогут астрофизикам понять, что на самом деле происходит в недрах звезд, как их ядро меняется со временем и как все эти сведения могут позволить нам повторить подобные реакции в «рабочем» термоядерном реакторе на Земле.
