Физиците са готини, но това е готино!? Това си помисли този репортер, когато стана ясно, че акаунтът на младия ядрен физик в Instagram има близо 27 000 последователи в Instagram. Интерпретация? Ядреният физик стана известен през 2009 г., когато спечели детската Евровизия с песента Кликнете върху бърборене.
Когато Ралф Макенбах беше дете, той гледаше, докато родителите му го мислеха, че спи Вселена, телевизионен документален сериал за Вселената с американския астроном Карл Сейгън. Тогава между музикалните изпълнения пламна ентусиазмът му по физиката.
В края на ноември Макенбах (28 години) защити дисертацията си по ядрен синтез в TU Eindhoven. Почести. В малка, бяла, флуоресцентно осветена стая в университета, той говори за своите изследвания през последните четири години, докато прелиства дебелата си теза. Това, което Макенбах харесва в ядрения синтез, е, че е „хардкор физика“. Ядреният синтез се върти около плазма: течащи „течности“, които реагират на електромагнитни полета. Той също така харесва изследванията му да имат ясна социална цел и устойчив източник на енергия за бъдещето.
Слънцето свети благодарение на ядрения синтез. При екстремно налягане и температура вътре в тази звезда, ядрата на по-леките атоми се сливат, за да образуват нови, по-тежки атоми: например четири водородни атома произвеждат хелий. Това освобождава огромно количество енергия. На Земята физиците се опитват да възпроизведат този източник на енергия в реактори. Обещаващо е, че реакцията на ядрен синтез не произвежда парникови газове. Ядреният синтез също произвежда по-малко радиоактивни отпадъци от ядреното делене, което получава енергията си от разделянето на по-тежки атомни ядра на по-леки елементи.
Американският пратеник по климата Джон Кери описа ядрения синтез като „революция за света“ по време на срещата на върха за климата, проведена в Дубай. Дали това е правилно?
„Трябва да се справим с проблема с климата през 2050 г Нетна нула компания2емисии. Не мисля, че ядреният синтез би означавал много за толкова кратък период от време. В момента никъде няма реактор, който да генерира повече енергия, отколкото трябва да вложите в него. Ние също трябва да изградим инфраструктура за ядрен синтез. Но в дългосрочен план ядреният синтез е интересен. Населението на света расте и хората във все повече и повече страни изискват все повече и повече енергия. Ядреният синтез може да играе роля в това нарастващо търсене на енергия.
Прочетете също
„Някои компании за ядрен синтез продават летящи килими.“
Как работи сливането на атомни ядра на Земята?
„Ние го правим в термоядрен реактор: нещо като голяма метална поничка с кабели около нея. Можете да седнете с кръстосани крака в поничката, която посетих в Германия; висока е около половин метър. Нагряваме центъра на поничката до 150°С милиона градуса по Целзий. Това може да се направи с помощта на микровълни.“ „Които микровълни също се използват за загряване на храна. Поставяме леките елементи деутерий и тритий в поничката и като ги нагряваме, те създават гореща, светеща плазма. Температурата е висока достатъчно за атомите да се сблъскат силно и в крайна сметка да се слеят.“
Макенбах проучва как топлината излиза от поничките към външните стени. Това е един от основните и сложни проблеми, които трябва да бъдат решени, за да стане ядреният синтез ефективен източник на енергия.
„Не искате топлината да се прехвърля бързо към стените на поничката; Тогава те ще се разтворят. Опитваме се да задържим плазмата вътре, използвайки магнитни полета, към които плазмата се прилепва като наниз от мъниста. Тези магнитни линии обясняват формата на поничката. Ако магнитната линия беше права, щеше да удари стена някъде и там губите горещата плазма. Ние генерираме магнитни полета с помощта на намотки, разположени от външната страна на веригата. Температурата на намотките е малко над абсолютната нула [-273°C]. Това ви дава огромна разлика в температурата на поничките. Температурната разлика иска да се изравни. Точно както когато сложите студено мляко в горещ чай. След това виждате как се образуват вихри, смесващи студеното мляко и горещия чай. Това се случва и с плазмата в реактора. И искате да се отървете от това. Тези вихри карат топлината да излиза, което прави по-трудно продължаването на реакциите на ядрен синтез.
Как проучихте тези вихри?
„Вихрите са объркани. Необходима е много изчислителна мощност, за да се изчисли точно какви вихри ще възникнат в дадена плазма. Нашата идея е: дори няма да се опитваме да изчислим това. В моето изследване се чудех: Можете ли да изчислите максималното количество на енергията, която може да се съдържа във всички тези вихри в плазмата Определено? И отговорът е да, и аз разработих формулата. Беше успокояващо, че според формулата, ако имаше много енергия във вихрите и следователно много топлина може да изтече, според компютърната симулация, много топлина вече е изтекла в тази плазмена настройка.
Как това знание помага на ядрения синтез на Земята?
„Можете да използвате формулата, за да направите спекулативно изчисление, за да предскажете, например, формата, в която се губи най-малко топлинна енергия през вихрите с форма на плазмена торта. Не става дума за обвивката на термоядрения реактор, а за формата на пътя плазмата поема по магнитните линии Можете да контролирате В този формат с помощта на файлове.
Макенбах носи сребърна верижка около врата си с орнамент, който прилича на усукана поничка с размерите на евромонета. Ето как изглежда плазмата в термоядрения реактор в Германия.
И това? Коя е най-ефективната форма?
„Все още не знаем точно. Зависи от няколко фактора: точно колко голям искате да направите реактора и точно колко гореща ще бъде плазмата? Въпреки това идеалните форми, които открихме досега, приличат на истински реактори: изглеждат да са засукани понички като в Германия.” той работи добре.
Къде е вашето бъдеще?
„Никога не планирам далечното бъдеще. Но съм сигурен, че най-много ми харесва да правя изследвания. През новата година ще отида в Швейцария за постдокументациите си, за да продължа да работя върху форми на понички.“
Ти даде Презентация пред Холандския университет За ядрения синтез. Бихте ли искали да говорите за наука на сцената като Карл Сейгън?
„Да! Много е интересно да се намери баланс между казването на истината и обяснението на нещо, което е разбираемо за широка аудитория. И също така знам – от моя опит в музиката – как да привлека вниманието. Вие също не искате да изпращате много информация в минута, вие просто искате да го направите забавно По време на изпълнение Не винаги говорите двадесет минути между две песни.
„Удобен за хипстър органайзер. Мислител. Комуникатор. Печелен с награди уеб нинджа. Типичен геймър. Зъл гуру на зомбитата. Фен на бирата.“