Jadrová fúzia má nový problém. Šokovaní fyzici objavili „neviditeľný múr“, ktorý zastavuje energiu

Kým sa vývoj jadrovej fúzie posúva dopredu a vedci sa snažia napodobniť podmienky panujúce vo vnútri hviezd, narazili na nový, úplne nečakaný problém. Teplo, ktoré by sa malo medzi materiálmi šíriť, sa jednoducho zastaví. Tento prekvapivý objav prišiel zo Spojených štátov, kde fyzici prvýkrát priamo pozorovali jav, ktorý by mohol zásadne ovplyvniť budúcnosť energetiky.

Experiment prebiehal v laboratóriách University of Rochester, kde vedci využili výkonný laser Omega-60 na vytvorenie plazmy s extrémne vysokou hustotou energie. V prostredí, kde teplota dosiahla viac ako 99 000 °C, testovali správanie tepla na rozhraní medzi kovovým volfrámovým drôtom a plastom. Zaujímavé však je, že zatiaľ čo volfrám sa poriadne rozpálil, plast zostal prekvapivo „chladný“. Teplota na jeho povrchu sa pohybovala len okolo 11 000 °C. Na tému upozornil portál InterestingEngineering.

Prečo sa teplo zastavilo?

Za experimentom stojí tím vedený fyzikom Thomasom Whiteom z University of Nevada v Rena a jeho kolegom Cameronom Allenom. Spolu sa zamerali na jav, ktorý fyzici poznajú už z bežných podmienok, no nikdy ho nedokázali zaznamenať pri takýchto extrémnych teplotách. Reč je o tzv. tepelnej odolnosti na rozhraní materiálov.

University of Rochester

V praxi to funguje tak, že elektróny z horúcejšieho materiálu, v tomto prípade z rozžeraveného volfrámu, dorazia k povrchu druhého materiálu, no nedokážu doň preniesť energiu. Namiesto toho sa odrazia späť, a tak namiesto plynulého toku tepla, vzniká zóna, kde sa energia akoby zasekne.

„Keď sme si pozreli dáta, boli sme v šoku. Teplo sa medzi materiálmi vôbec nešírilo, zastavilo sa na ich hranici. Trvalo nám dlho, kým sme pochopili, čo sa deje,“ priznal White.

Podľa odborníkov z americkej National Science Foundation tento objav mení naše chápanie správania látok v podmienkach, ktoré sa vyskytujú napríklad v jadrách hviezd alebo pri pokusoch o dosiahnutie laserom riadenej fúzie.

„Zistiť, ako presne sa energia správa na rozhraní materiálov, je základná otázka fyziky. A práve tieto experimenty nám konečne dávajú odpovede,“ uviedol Jeremiah Williams, riaditeľ programu plazmovej fyziky NSF.

Od jadrovej fúzie po hypersonické lietadlá

Zistenia nemajú význam len pre výskum fúznej energie, ale môžu ovplyvniť celé spektrum technológií od výroby polovodičov, cez dizajn materiálov odolných voči extrémnemu žiareniu, až po vývoj hypersonických lietadiel.

Pacific Fusion/https://uk.walaw.press/

Ak sa totiž potvrdí, že tepelná odolnosť na rozhraní materiálov funguje rovnako aj v iných aplikáciách, bude potrebné úplne prehodnotiť, ako navrhujeme systémy pracujúce s extrémnym výkonom alebo teplotou.

„Vysokoenergetické laserové laboratóriá sú kľúčové pre pochopenie týchto procesov,“ dopĺňa Williams. „Ich výsledky ovplyvňujú všetko od energetiky cez medicínu až po národnú bezpečnosť.“

Čítajte viac z kategórie: Novinky