Мощнейший в мире лазер разогрел образец вещества до невероятных 10 миллионов градусов. Такую температуру можно найти в недрах Солнца и взрывающихся сверхновых.

Vulcan – целое здание со множеством установок, обслуживающих лазер


В 2004 г. Vulcan попал в Книгу рекордов Гиннеса, сумев сфокусировать 10 в 21-й степени ватт энергии на одном квадратном сантиметре, что эквивалентно всему солнечному излучению, падающему на Землю, сфокусированному на кончике волоса





Суть процесса. 1. Лазерные импульсы заставляют быстро расширяться внешний слой топливной капсулы. 2. Внутренние слои капсулы сжимаются, уплотняются и сходятся на кончике конуса из золота. 3. Через конус поступает лазерный импульс особенной мощности, порождая высокоэнергетические электроны. 4. Электроны бомбардируют топливо, раскаляя его до 100 млн градусов и запуская термоядерный синтез

Чтобы достичь этого поразительного результата, лазер Vulcan  сконцентрировал энергию, в 100 раз превышающую всё, что все вместе генерируют мировые электростанции, в крохотной точке порядка микрометров диаметром. Правда, на очень малую долю секунды. Задачей поставивших подобный эксперимент ученых во главе с профессором Питером Норрейсом (Peter Norreys) был вовсе не мировой рекорд, а демонстрация решения, которое может быть использована в будущих термоядерных генераторах. Но это только начало: в будущем специально для подобных исследований будет сооружен еще более мощный лазер Hiper.

Действительно, многие специалисты считают именно управляемую термоядерную реакцию – чистую, безопасную, эффективную – панацеей от всех энергетических без человечества. Топливом для нее служат не слишком вредные тяжелые изотопы водорода, к тому же встречающиеся на Земле в изобилии – в обыкновенной океанской воде. Отходы, остающиеся после их слияния, и вовсе почти неопасны, а сами условия термоядерного синтеза исключают возможность неконтролируемого взрыва. А уж энергии он дает – море.

Именно термоядерный синтез питает всю жизнь на нашей планете, ведь эта реакция обеспечивает излучение и Солнца, и всех остальных звезд. На Солнце она проходит при температуре в 10 млн градусов Цельсия и колоссальных давлениях, созданных гравитацией звезды. У нас на Земле, по счастью, сила притяжения не так велика, но и температуры для протекания термоядерной реакции требуются повыше, порядка 100 млн градусов.

Сверхмощные лазеры, вроде перспективного Hiper, считаются одним из самых доступных инструментов для создания подобных экстремальных температур. Еще одна такая установка будет запущена в центре NIF, в знаменитой американской лаборатории Livermore – планируется, что произойдет это между 2010 и 2012 гг. Если этих лазерных великанов удастся использовать для запуска термоядерного синтеза, это можно будет считать серьезным шагом вперед. Созданная с их использованием техника будет расширена в колоссальном международном проекте Iter: экспериментальный термоядерный реактор стоимостью 10 млрд евро, который планируется возвести на юге Франции. Кстати, в этом проекте участвует и Россия.

Итак, достижение Vulcan, несмотря на всю свою впечатляющую температуру, – лишь шаг к счастливому термоядерному будущему. Ну и напоследок приведем несколько цифр. Vulcan сконцентрировал петаватт (триллион ватт) энергии в точку порядка 1/10 толщины человеческого волоса. Длительность импульса составила 1 пикосекунду (1 триллионную секунды), за которую образец раскалился до 10 млн градусов Цельсия (10% температуры, необходимой для запуска термоядерной реакции).

Ученые фиксировали весь ход процесса. «Наша цель – разобраться во взаимодействиях вещества с подобными лазерными импульсами», - поясняет профессор Норрейс. Прежде всего, их интересовало то, насколько эффективным является перенос энергии от лазерного луча на образец. Именно продуктивный перенос критически важен для разработки новых более мощных лазеров – и будущей рабочей схемы термоядерного процесса.