g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Bilim adamları yeryüzündeki güneşe benzer bir yıldız yaratabilir mi?

İllüstrasyon: Güneşin şematik diyagramı

Güneş sistemimizin merkezinde devasa bir nükleer jeneratör var. Dünya, bu devasa gök cismi etrafında ortalama 93 milyon mil (149.6 milyon kilometre) uzaklıkta döner. Bu yıldıza güneş diyoruz. Güneş bize yaşam için gerekli olan enerjiyi sağlar. Öyleyse, bilim adamları Dünya üzerindeki güneşin küçük bir versiyonunu yaratabilir mi?

Bu sadece mümkün değil, zaten yapıldı. Bir yıldızı nükleer füzyon makinesi olarak düşünürseniz, insanlar Dünya'daki yıldızların özelliklerini kopyaladılar. Ancak bu keşfin sınırlamaları var: Dünya'da elde edilebilecek nükleer füzyon ölçeği küçüktür ve en fazla birkaç saniye sürebilir.

Bilim adamlarının yıldızları nasıl yarattığını anlamak için yıldızların nelerden oluştuğunu ve hangi nükleer füzyonun bir süreç olduğunu anlamamız gerekiyor. Güneşin hidrojen içeriği yaklaşık% 75, helyum içeriği yaklaşık% 24'tür ve kalan kütle daha ağır elementlerden oluşur. Güneşin çekirdeği çok sıcak - sıcaklık 15 milyon Kelvin'i aşıyor (27 milyon Fahrenheit'e yakın veya 15 milyon Santigrat derecenin biraz altında).

Bu sıcaklıkta, hidrojen atomları o kadar çok enerji emer ki birbirleriyle birleşirler. Bu küçük bir olay değil. Bir hidrojen atomunun çekirdeği tek bir protondur.Proton pozitif yüklü olduğundan, elektromanyetik kuvvetin üstesinden gelmek için iki protonu bir araya getirmek için yeterli enerji gerekir. Mıknatıslara aşina iseniz, benzer yüklerin birbirini ittiğini bileceksiniz. Ancak bu kuvvetin üstesinden gelmek için yeterli enerji varsa, iki çekirdeği bire birleştirebilirsiniz.

İlk füzyondan sonra elde edilen şey, bir hidrojen izotopu olan döteryumdur. Bir proton ve bir nötron içeren bir atomdur. Döteryum ve hidrojenin füzyonu helyum-3 üretir. İki helyum-3 atomunu birleştirmek helyum-4 ve iki hidrojen atomu üretir. Tüm ayırma sürecine bakarsanız, temelde dört hidrojen atomunun bir helyum-4 atomu üretmek için birleştiği anlamına gelir.

Şu anda enerjiden bahsetmek üzereyiz. Nihayet elde ettiğimiz helyum-4 atomunun kütlesi, 4 hidrojen atomunun toplam kütlesinden daha az, öyleyse fazla kütle nereye gidiyor? Enerjiye dönüştürülür. Ünlü Einstein kütle-enerji denkleminin bize söylediği gibi, enerji bir nesnenin kütlesi çarpı ışık hızının karesine eşittir. Bu, çok küçük parçacıkların kütlesinin büyük enerjiye dönüştürülebileceği anlamına gelir.

Peki bilim adamları yıldızları nasıl yaratır?

Yıldızın kütlesi

Resim: Princeton Üniversitesi Plazma Fiziği Laboratuvarındaki Ulusal Küresel Halka Deneysel Füzyon Reaktörü.

Elektromanyetik kuvvetin üstesinden gelmek için yeterli enerji üretmek kolay değildir, ancak ABD 1 Kasım 1952'de bu hedefi başarıyla gerçekleştirdi - dünyanın ilk hidrojen bombası Ivy Mike Irujilabo Adası'nda patladı. Patlamanın iki aşaması var. Birinci aşama fisyon bombası, Fisyon çekirdeği, yani ABD'nin İkinci Dünya Savaşı'nı bitirmek için Nagasaki ve Hiroşima'ya attığı bomba tipini bölme sürecidir.

Ivy Mike'daki fisyon bombası bileşeni çok gereklidir, helyuma hidrojen füzyonu sürecinde elektromanyetik kuvvetin üstesinden gelmek için gereken büyük miktarda enerjiyi üretmek için kullanılır. İlk aşamada fisyon bombasının ürettiği ısı, merminin kurşun kabuğu boyunca sıvı döteryum içeren şişeye aktarılacaktır. Şişede, füzyon reaksiyonu için ateşleme ajanı görevi gören bir plütonyum çubuk olacaktır.

Patlamanın ürettiği enerji, adayı tamamen yok eden ve geriye sadece 164 fit (yaklaşık 50 metre) ve 1,2 mil (1,9 kilometre) derinliğinde bir krater bırakan 10,4 megaton TNT patlayıcıya eşdeğerdi. O kısa zamanda, insanlar güçlü bir silah yaratmak için yıldızların gücünü kullandılar. Termonükleer çağ başladı.

Şimdi, dünyanın dört bir yanındaki laboratuvarlar, nükleer füzyonu bir enerji kaynağı olarak kullanmanın bir yolunu bulmaya çalışıyor. Sürdürülebilir ve kontrol edilebilir bir yanıt oluşturmanın bir yolunu bulabilirlerse, bilim adamları milyonlarca yıl boyunca yeterli enerjiyi sağlamak için füzyonu kullanabilir. Yakıt kıtlığı yok - hidrojen bol ve okyanusta hala çok fazla döteryum var.

Ancak füzyon enerjisini kullanabileceğimiz aşamaya gelmek yıllar ve milyonlarca dolar kaynak gerektirir. Füzyonu başlatmak için gereken enerji ve sürecin ürettiği muazzam ısı, reaksiyonu taşıyabilecek tesisler inşa etmemizi zorlaştırıyor. Bazı bilim adamları, füzyon reaksiyonlarını ateşlemek için büyük ölçekli lazerlerin kullanımını incelerken, diğerleri maddenin dördüncü hali olan plazma seçeneğini araştırıyor. Ancak bu gizemi henüz kimse çözmedi.

Bu nedenle, en azından sınırlı bir süre için yeryüzünde yıldızlar yaratabiliriz. Ancak bu süreci sürdürebilir ve inanılmaz enerjisini kullanıp kullanamayacağımızı göreceğiz.

Bebeğim, bu soğuk füzyon.

Elektromanyetik kuvvetin üstesinden gelmek için ısının kullanılması, füzyon elde etmenin bir yoludur. Ayrıca bazı bilim adamları, çok fazla ısı gerektirmeyen kimyasal ve nükleer enerji reaksiyonlarını kullanmanın fizibilitesini araştırıyorlar. Soğuk füzyon denir. Ancak Cold Fusion'ın bir halkla ilişkiler sorunu var - erken (açıkça başarılı) bir deney daha sonra alay konusu oldu ve sahtekarlık ve güvenilmez olmakla suçlandı. Soğuk füzyon hala mümkündür, ancak bilim adamlarının şüphecileri ikna etmek için daha fazlasını yapması gerekiyor.