Наблюдаемые в плазме при термоядерном синтезе волны определенного типа способны содействовать управлению реакторами.
Термоядерный синтез, или управляемая термоядерная реакция, предполагает объединение легких ядер в более тяжелые для высвобождения энергии. Благодаря потенциалу стать практически неисчерпаемым источником энергии, ученые во всем мире активно изучают теоретические аспекты этого процесса.
Ученые из Принстонской лаборатории физики плазмы, входящей в структуру Министерства энергетики США, установили, что в токамаках — термоядерных реакторах тороидальной формы — способны генерироваться непредсказуемые электрические токи. В статье, посвященной этому явлению опубликована в журнале Physics of Plasmas, позволяет расширить возможности для стабилизации и контроля реакций термоядерного синтеза.
В плазме возникают аномальные токи, когда генерируются электромагнитные волны специфического типа – планарные электростатические волны. По словам Иэна Охса, одного из авторов исследования, «эти волны ускоряют часть уже движущихся электронов, заставляя их двигаться вместе с ними, подобно серфингистам на доске.
Не все электростатические волны ведут себя подобным образом: их поведение определяется частотой. При избыточно высокой частоте электроны начинают двигаться в противоположных направлениях, нейтрализуя друг друга и подавляя возникновение электрического тока.
Данное явление проявляется только при воздействии волн с определенной, невысокой частотой. В физике эти волны классифицируются как ионно-звуковые, или ионный звук. Скорость распространения фазы таких волн существенно превышает тепловую скорость ионов, однако значительно уступает тепловой скорости электронов.
Это открытие существенно углубляет знания о реакциях термоядерного синтеза и указывает на возможности повышения их стабильности и управляемости. По словам Иэна Охса, крайне важно понимать, какие процессы приводят к возникновению электрических токов в плазме и какие факторы могут препятствовать им, поскольку они служат ключевым средством контроля над плазмой».
Результаты исследования имеют большое значение для астрофизики. Как отмечает Охс, во Вселенной присутствуют магнитные поля различного масштаба, вплоть до галактических, и их происхождение до сих пор остаётся неизвестным. Поэтому, по мнению астрофизиков, любые новые способы генерации магнитных полей представляют значительный интерес».
Ранее физики из Делфтского технологического университета впервые продемонстрировали оперировать двумя битами в одном атоме, используя электронный сканирующий микроскоп, а их коллеги из Университета Аалто разработали фотодетектор с квантовой эффективностью свыше 100%.