O nouă ipoteză a câmpului magnetic face energia fuziunii nucleare mai reală

Oamenii de ştiinţă au dezvoltat o nouă ipoteză de câmp magnetic, care va ajuta la explicarea modului în care câmpurile de plasmă se frâng şi se reconectează, ceea ce ar putea fi un pas important în realizarea fuziunii nucleare viabile.

Fuziunea nucleară are potenţialul de a schimba pentru totdeauna aprovizionarea cu energie, deoarece ea ar putea asigura o furnizare sigură, curată şi nelimitată a ei.

Vedeţi şi: Maşina masivă germană de fuziune nucleară a produs prima plasmă hidrogen

Dar, cercetătorii se luptă de zeci de ani pentru a face posibilă funcţionarea ei la o scară potrivită.

Acesta şi este cazul în care noua ipoteză de plasmă ar putea fi de folos.

Cercetătorii de la Departamentul de Energie al SUA (DOE) şi Universitatea Princeton au reuşit să explice (en) comportamentul plasmei în mijlocul unei reacţii de fuziune nucleară, care de altfel pare să sfideze legile standarde ale fizicii.

Ipoteza priveşte un fenomen misterios, numit reconectare magnetică (en), unde liniile de câmp magnetic în plasmă se împreunează, se despărţesc şi apoi exploziv se reconectează din nou.

Aceasta este o problemă majoră, dacă doriţi să păstraţi o reacţie de fuziune nucleară stabilă.

Animaţia de mai jos vă oferă o reprezentare a fenomenului, cu câmpurile sub formă de linii roşii şi albastre.

În acelaş mod cum ele sunt prezentate în reacţiile de fuziune nucleară, aceste reconectări magnetice provoacă explozii solare, explozii de raze cosmice (en) şi fenomenul Aurora Polară, pe care îl putem vedea aici pe Pământ.

Dar, în timp ce oamenii de ştiinţă au dezvoltat anterior o explicaţie pentru acest fenomen, ei nu sunt siguri de ce acest fenomen se petrece atât de rapid – mult mai repede decât ne spune teoria fizicii convenţionale că ar trebui.

Noua ipoteză încearcă să explice reconectarea magnetică referindu-se la un alt fenomen cunoscut sub numele de instabilitate plasmoid (en), unde s-a observat că straturile de plasmă se rup în insule mai mici atunci când prin ele trece un curent electric puternic.

Potrivit echipei, instabilitatea plasmoid începe cu o fază liniară – care urmează regulile standard ale fizicii – iar apoi accelerează într-o fază mai explozivă.

Cercetătorii au pornit calculele pentru a explica atât lungimea fiecărei faze cât şi fizica care stă la baza fiecăreia, demonstrând pentru prima dată cum instabilitatea plasmoid ar putea ipotetic duce la reconectarea magnetică.

Deci, cum acest lucru influenţează fuziunea nucleară? Multe dintre experimentele de fuziune nucleară de astăzi folosesc magneţi puternici pentru a fuziona  plasma de hidrogen în heliu, dar când plasma începe crearea propriului câmp magnetic, forţele necesare pentru susţinerea reacţiei înceatează să funcţioneze.

Noua ipoteză ne-ar putea oferi o înţelegere mai bună a momentului în care reconectările magnetice încep să se accelereze, ceea ce la rândul său ar putea ajuta oamenii de ştiinţă la găsirea posibilităţilor de a le opri sau limita, pentru o reacţie de fuziune nucleară mai stabilă şi de durată mai lungă.

Deşi, deocamdată, nu se ştie sigur dacă vom reuşi vreodată să obţinem reacţii de fuziune nucleară (sau, „o stea în borcan”) suficient de ieftine pentru a fi utile, totuşi, oamenii de ştiinţă sunt plini de speranţă.

De asemenea, există un bonus de adăugat la cercetare, aceasta ar putea ajuta oamenii de ştiinţă să prezică în ce moment furtunile solare sunt susceptibile de a lovi – valuri de energie de la soare care au potenţialul de a perturba comunicaţiile globale şi reţelele electrice.

Dar, dacă va veni ziua când ne vom bucura de beneficiile energiei generate de fuziunea nucleară, atunci pentru aceasta va trebui să mulţumim instabilitatea plasmoid.

Cercetarea a fost publicată în Physics of Plasmas.