Новый метод визуализации ударных волн может ускорить исследования термоядерного синтеза
Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) применили новый подход для детального изучения ударных волн, что может помочь в разработке термоядерных реакторов. Учёные впервые использовали метод «мультимессенджерной» визуализации, совместив рентгеновское излучение и электронный пучок, чтобы снять «фильм» о движении ударной волны в воде с пикосекундной точностью.
Хай-Энь Цай и Йерун ван Тилборг за работой с лазерным усилителем в Центре лазерных ускорителей BELLA. Автор: Робинсон Кунц/Berkeley Lab
Эксперимент имитирует процессы, происходящие при инерциальном термоядерном синтезе (ICF), где лазеры создают ударные волны для сжатия и нагрева топлива. В качестве мишени использовалась струя воды толщиной с человеческий волос. Учёные обнаружили, что окружающий струю тонкий слой пара действует как амортизатор, способствуя симметричному сжатию — эффект, аналогичный тому, что происходит в некоторых реальных термоядерных мишенях.
«Каждый раз, глядя на рентгеновское изображение, мы удивлялись. Симуляции сильно отличались от того, что мы видели в эксперименте», — отметил ведущий исследователь Хай-Энь Цай. Добавление электронного зонда помогло выявить ранее скрытый слой пара и объяснить расхождения.
Этот метод, разработанный в рамках сети LaserNetUS при Мичиганском университете, позволяет многократно и с высоким разрешением изучать микрофизику процессов, критически важных для управления синтезом. Компактность лазерно-плазменных ускорителей открывает возможность их интеграции в термоядерные установки для улучшенной диагностики.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
0 комментариев