Энергия лазерных лучей NIF усиливается в здании, равном длине трех футбольных полей, а затем фокусируется на крошечных капсулах, заполненных газом или льдом, со стенками толщиной 18 микрометров (примерно толщиной с человеческий волос) и внешним диаметром 3 мм. Капсула точно помещается в центр целевой камеры диаметром 10 метров. Это похоже на попытку точно поместить муравья точно в центр школьного автобуса.
Когда капсулы взрываются всеми 192 лазерными лучами, они взрываются, создавая очень горячие и очень плотные звездообразные условия.
В настоящее время в НИФ проводятся эксперименты по изучению одного из основных процессов нуклеосинтеза на Солнце, реакции 3He-3He между двумя ионами гелия в звездных условиях. Эта реакция отвечает за почти половину выработки энергии на нашем Солнце, поскольку оно превращает водород в гелий.
«Что такого крутого в этих экспериментах, так это то, что в отличие от более ранних исследований на Земле, мы фактически исследуем эту реакцию в условиях температуры и плотности, сравнимых с теми, которые наблюдаются в звездах», – говорит ведущий ученый проекта д-р. Мария Гату Джонсон из Массачусетского технологического института.
На собрании Отделения физики плазмы Американского физического общества в Форт. Лодердейл, Флорида, на этой неделе, доктор.
Гату Джонсон расскажет о том, как протоны солнечной реакции 3He-3He наблюдались в этих экспериментах при различных условиях.
"Удивительно", – сказал доктор.
Гату Джонсон говорит: «предварительные результаты показывают, что при более низких температурах наблюдается относительно больше протонов с более высокой энергией, чем с более низкой энергией."
Эти результаты помогут ученым добавить важные ограничения к теоретическим расчетам этой сложной реакции и оценить вероятность возникновения реакции 3He-3He, а также других важных процессов на Солнце. Будет еще один раунд экспериментов, запланированный на февраль 2020 г. Гату Джонсон планирует лучше охарактеризовать температуры, достигнутые в звездных условиях.
Эти эксперименты являются частью новых усилий по изучению реакций нуклеосинтеза и соответствующих явлений в звездных условиях с помощью лазеров.
«Плазма с высокой плотностью энергии – единственная лаборатория на Земле, которая воссоздает экстремальные условия, в которых элементы были созданы во Вселенной», – говорит соруководитель исследования д-р. Алекс Зилстра из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса. Работа будет продолжена с использованием этой платформы для исследования других реакций нуклеосинтеза и соответствующих явлений в будущем – это новый творческий способ изучения того, как создается звездное вещество!
Работа частично поддержана U.S. Министерство энергетики и Национальное управление ядерной безопасности (DE-NA0001857, DE-NA0002949, DE-NA0002905, DE-FG02-88ER40387, DE-NA-0001808, грант центра передового опыта DE-NA0003868).