I to se desilo: Fizičari misteriju nuklearne fuzije riješili pomoću majoneze

Tehnologija nuklearne fuzije mogla bi doživjeti preokret iz neočekivanog izvora: majoneze.

U novoj studiji, objavljenoj u maju u časopisu Physical Review E, naučnici su stavili kremasti začin u mašinu sa kotačem koji se okreće i promatrali pod kojim uvjetima majoneza počinje teći.

"Koristimo majonezu jer se ponaša kao čvrsta supstanca, ali kada se podvrgne pritisku, počinje teći," rekao je vodeći autor studije Arindam Banerjee, mašinski inženjer na Univerzitetu Lehigh u Pensilvaniji.

Ovaj proces bi mogao pomoći u razumijevanju fizike koja se odvija pri ultravisokim temperaturama i pritiscima unutar reaktora za nuklearnu fuziju – a da se pritom ne moraju stvarati ti ekstremni uvjeti.

Nuklearna fuzija stvara helij iz vodika u srcima zvijezda. U teoriji, ona bi mogla biti izvor gotovo neograničene čiste energije na Zemlji – ako bi reakcija mogla proizvesti više energije nego što je potrebno za njen rad, prenosi livescience.com.

To je težak zadatak; fuzija pokrenuta zvijezdama odvija se na 15 miliona stepeni Celzijusa, prema NASA-i. A ogromna gravitacija zvijezda tjera atome vodika da se spajaju, nadvladavajući njihovu prirodnu odbojnost. Na Zemlji, međutim, nemamo te pritiske, pa reaktori za fuziju moraju raditi na temperaturama deset puta višim od temperature sunca.

Kako bi postigli ove ekstremne temperature, naučnici koriste više pristupa, uključujući jedan poznat kao inercijska obuzdavanja.

U ovom procesu, fizičari smrzavaju kuglice plina – obično mješavinu teških izotopa vodika – u metalnim kapsulama. Zatim ih bombarduju laserima, što zagrijava plin na 222 miliona Celzijusa u tren oka – i, idealno, pretvara ga u plazmu u kojoj se može odvijati fuzija.

Nažalost, plin vodika nastoji da se širi, uzrokujući eksploziju rastopljenog metala prije nego što vodik ima vremena da se spoji. Ova eksplozija se događa kada metalna kapsula uđe u nestabilnu fazu i počne teći.

Banerjeejev tim je shvatio da se rastopljeni metal ponaša slično kao majoneza pri nižim temperaturama: može biti elastičan, što znači da se vraća u prvobitni oblik kada ga pritisnete, ili plastičan, što znači da se ne vraća, ili teče.

"Ako primijenite pritisak na majonezu, počet će se deformisati, ali ako uklonite pritisak, vraća se u prvobitni oblik," rekao je Banerjee. "Dakle, postoji elastična faza, zatim stabilna plastična faza, a sljedeća faza je kada počne teći, i tu nastupa nestabilnost."

U novoj studiji, istraživači su stavili majonezu u mašinu koja je ubrzavala emulziju jaja i ulja dok nije počela teći. Zatim su analizirali uvjete pri kojima je prelazila između plastičnog, elastičnog i nestabilnog stanja.

"Otkrili smo uvjete pod kojima je elastični oporavak moguć i kako ga maksimalizirati kako bi se odgodila ili potpuno spriječila nestabilnost," rekao je Banerjee.

Studija je također otkrila koji uvjeti omogućavaju veću energetsku iskoristivost.

Naravno, majoneza i užarene metalne kapsule se u mnogočemu razlikuju. Ostaje da se vidi hoće li se otkrića tima moći primijeniti na plazmene kuglice mnogo toplije od sunca.