Ученые из Калифорнийского университета в Дэвисе выяснили, что материалы вокруг термоядерной реакции могут резко увеличить ее частоту при низких энергиях. Использование палладия и титана дает неожиданные результаты. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Долгое время считалось, что компоненты, из которых строится термоядерный реактор, выполняют исключительно защитную функцию. Их главной задачей было выдерживать экстремально высокие температуры. Однако исследователи доказали, что стенки реактора способны работать как своеобразные катализаторы.
Новый подход открывает целое направление, которое авторы работы назвали «управляемым материалами синтезом». Физики предлагают специально проектировать внутренние элементы установок таким образом, чтобы они стимулировали слияние ядер, а не просто выдерживали разрушительное воздействие плазмы.
В ходе эксперимента специалисты загружали дейтерий — тяжелый изотоп водорода — в тонкие пленки из титана и палладия. Затем они направляли на эти мишени пучок ионов дейтерия и фиксировали частоту происходящих реакций, сравнивая результаты с синтезом в пустом пространстве.
Неожиданное плато реакций
Самый удивительный эффект был зафиксирован на экстремально низких энергиях — ниже 2,5 килоэлектронвольт. Теоретические расчеты предсказывали, что в таких условиях частота реакций должна резко снизиться, но на практике образовалось стабильное плато.
Некоторые образцы металлов показали уровень термоядерных реакций, который превышал базовые показатели в квинтиллион раз. Исследователи предполагают, что электроны внутри металла частично экранируют электростатическое отталкивание ядер дейтерия, помогая им сблизиться.
Понимание этого механизма позволит в будущем создавать сверхкомпактные и эффективные генераторы нейтронов. Такие устройства будут крайне востребованы в медицине для лучевой терапии, в планетологии, а также для сканирования грузов на таможне.
Ранее Наука Mail рассказывал, что Китай представил крупнейший в мире магнит для термоядерного реактора.