Logo
Cover

В калифорнийской лаборатории SLAC сняли, вероятно, самый «детализированный» фильм в истории документального кинематографа. Сверхбыстрая камера и мощнейший микроскоп запечатлели процесс плавления золота лазером — каждую его пикосекунду. Экстремальные технологии наблюдения открывают дорогу к созданию материалов для реакторов будущего.

63

Одна из проблем в создании реакторов ядерного синтеза — поиск материалов, которые продлят срок удержания плазмы или позволят разогреть ее до более высокой температуры. Чтобы выработать энергию за счет синтеза атомных ядер, требуется температура свыше 100 млн градусов. Прогнозировать поведение материалов в столь экстремальных условиях крайне сложно.

Последнее достижение в сфере атомного синтеза иллюстрирует и огромные сложности, и огромные перспективы в этой сфере: выложив стенки реактора Wendelstein 7-X графитовыми плитками, специалисты добились целого ряда рекордных показателей плазмы. Но каждая модификация технологии отнимает годы. Даже энтузиасты признают, что предстоит решить «череду инженерных задач, требующих дополнительных инвестиций».

Специалисты SLAC National Accelerator Laboratory уверены, что их открытие поможет ускорить процесс исследования и создания новых материалов. В ходе своего опыта они в деталях наблюдали кажущийся мгновенным процесс — испарения кристалла золота с помощью сверхмощного лазера.

Как сообщает Forbes, в ходе эксперимента использовался микроскоп на основе сверхбыстрой электронной дифракции и невероятно скоростная электронная камера. Она может снимать около 100 миллионов миллиардов кадров в секунду. Такая система буквально позволила запечатлеть процесс «плавления» отдельных атомов — и впервые наблюдать сочетание жидкого и твердого золота при нагревании металла лазером.

По прошествии 7-8 триллионных долей секунды под воздействием лазера золото начало меняться, но плавился металл не сразу, а образовывая жидкие «озера» в твердом материале. Постепенно весь кристалл становился жидким, а затем и испарялся.

«Такое поведение предсказывалось в теоретических исследованиях, мы же впервые наблюдали его», — указывает представитель SLAC Зигфрид Глезер.

Вместе с тем, подчеркивает он, метод открывает дорогу к целому новому классу исследований: ученые с недостижимой ранее детализацией смогут наблюдать, как ведут себя материалы в экстремальных условиях.

Он считает, что прежде всего новый подход надо применить для поиска материалов для создания реакторов управляемого термоядерного синтеза — эта технология обещает предоставить в распоряжение человечества практически неограниченные запасы энергии, причем добытой безопасно и без вреда для экологии.

Чтобы перспектива была более наглядной, ученые даже подготовили видео об эволюции материалов, начиная с каменного века.