Какво представлява ядреният синтез и защо е важен за бъдещето на човечеството

И по-важният въпрос – коя ще е първата държава, която успешно ще реализира мечтата да впрегне в лаборатория енергията на Слънцето

Ключови думи: ядрен синтез, токамак, енергия, човечество, бъдеще, технологии

Слънцето е на практика вечен, поне за човешкото възприятие за време, източник на енергия. Логично, от десетилетия учени и изследователи се опитват да впрегнат процесите, които се случват в центъра на звездата ни и да ги използват за производство на електричество и топлина. Ядреният синтез е „Светият Граал” в науката. За разлика от ядрения разпад, който използваме от 40-те години насам за деструктивни цели, създавайки най-разрушителните оръжия, съществували някога, при синтезът, вместо ядрото на атома да бъде разделяно, за да създаде нови по-малки частици, тук ядрата на два атома се сливат в едно и отделят огромно количество енергия.

Ако този процес може да бъде изкуствено създаден в лабораторни условия, това би сложило край на всички проблеми с недостиг на електричество и би изстреляло човечеството в нова орбита от неговото технологично и дори еволюционно развитие. Точно затова от повече от 50 години учени по света опитват да пресъздадат комплексните условия, необходими за ядрен синтез, в умалена среда – задача, която се оказва повече от сложна за решаване.

За да се случи ядрен синтез са необходими няколко елемента. Първият, може би най-важен от тях, е наличието на огромна маса атоми, сбити под силите на тежка гравитация много близко един до друг. В центъра на нашата звезда това е основно водород. Ядрата на тези водородни атоми, съставени само от по 1 протон, се „докосват” и през серия от стъпки се сливат едно с друго, създавайки хелий. Невинаги процесът е успешен, но когато е, това се случва когато единият протон се трансформира в неутрон по силата на Слабата ядрена сила. От това се образуват и по един позитрон и неутрино. Резултатът е елемент, познат като деутерий. След това друг протон се блъска във вече формираният деутерий и това завършва със създаването на ядро на хелий-3 и изпускането на гама радиация. Именно тя излиза от ядрото на Слънцето към повърхността и съответно към космоса.

Най-важните новини в науката през 2022 г.

Финалната форма от синтеза е хелий-4, който има по-малко маса от оригиналните 4 протона, които са го създали заради формулата на Айнщан (E=mc^2) и именно заради това създаването на този атом води до отпускането на огромни количества енергия под формата на топлина и светлина, които „извират” от Слънцето. Описаният процес се случва 9.2х10^37 (или 920 с 37 нули отзад, или 9 200 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000) пъти в секунда. От цялата маса, която участва в случващото се, едва 0.7% се превръща в енергия, което макар и да изглежда малко, всъщност е равносилно на около 4.26 милиона метрични тона маса (основно водород), които са равносилни на 3.8х10^26 джаула енергия на секунда. Количеството е повече от достатъчно – всъщност над 100 000 пъти повече – от необходимата за една година енергия, която да реши всички проблеми на планетата.

Видно от всичката тази сложна математика, мотивацията да се пресъздаде силата на Слънцето в лаборатория е огромен. И докато буквално допреди година учените твърдяха, че „ядреният синтез е на 40 години разстояние от нас, винаги”, сега картината в научните среди изглежда много по-оптимистично.

Редица нации по света разработват т.нар. „Токамаци” – реактори, които опитват да усвоят енергията от синтез на атомните ядра. За жалост на русофобите, оригиналната концепция идва от Съветския съюз – от физиците Игор Там и Андрей Сахаров, които са били вдъхновени от Олег Леврентиев. Думата „Токамак” е съкращение от „Тороидална Камера с Аксиални магните полета”. Първият работещ такъв реактор пък е създаден от Натан Явлинский през 1958 г. Без да навлизаме в политика, сега руснаците не са водещи в развитието на тази технология. Европейските лидери са Чехия, Германия и Великобритания.

На прага на пробив: Успешен експеримент с ядрен синтез вещае светло бъдеще за човечеството

САЩ също не изостават от тази поредна за човешката история технологична надпревара. Редом до разработките с изкуствен интелект, които основно се извършват в Щатите, учените там работят сериозно и по няколко свои уж иновативни Токамаци. Експериментите и заигравките с технологията от Китай също не бива да се подценяват. И отново именно по оста „Запад-Изток” ще е основното съперничество. Защото ядреният синтез буквално ще обърне нова страница в човешката история.

Има няколко открития, които досега са правили това. Сред тях несъмнено са използването на огъня, измислянето на колелото, създаването на първата печатна машина и до известна степен концепцията зад интернет пространството. Всички те обаче ще бледнеят, в сравнение с овладяването на процесите, случващи се в центъра на Слънцето, прогнозират учени.

Въпросът е – коя държава ще се окаже в крайна сметка тази, която държи ключа към бъдещето на човечеството. Защото от това ще зависи и облика на планетата ни в идните векове. А моментът "Еврика" изглежда е само на една крачка разстояние.