فیزیکدانان نظری موفق به توسعه روشی شده اند که با استفاده از لیزر، دمای برخی مواد را در مدت زمان 20 کوادریلیونیوم ثانیه (یک میلیون میلیاردیم ثانیه) گرمتر از دمای هسته خورشید می کند.
این فناوری 100 برابر سریعتر از پر انرژی ترین سیستم لیزر جهان است که اکنون در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور کالیفرنیا نگهداری می شود.
مهمترین کاربرد فناوری جدید در تحقیقات همجوشی است و مهمترین هدف تحقیقات همجوشی، تولید انرژی بی پایان و ارزان با استفاده از فرآیند همجوشی هسته است. همجوشی هسته فرآیندی است که در آن دو هسته سبک ترکیب می شوند و یک هسته سنگین تشکیل می دهند. برای انجام این فرآیند و دستیابی به راکتورهای همجوشی، شرایطی شبیه به مرکز خورشید نیاز است که تا امروز امکان پذیر نبود؛ ولی با استفاده از این لیزر، می توان به آرزوی تولید انرژی ارزان و نامحدود دست یافت.
معمولا برای افزایش دمای یک ماده با استفاده از لیزر پلاسما، در ابتدا الکترون ها حرارت داده می شوند، سپس الکترون های حرارت دیده، یون ها را گرم می کنند و دمای ماده بالا می رود. گرچه این فرآیند جوابگوست؛ ولی بسیار زمان گیر است.
فیزیکدانان امپریال کالج لندن برای حل این مشکل، یون ها را مستقیما حرارت می دهند و دیگر الکترون ها را واسطه نمی کنند. برای حرارت دادن مستقیم یون ها، از یک لیزر پر شدت استفاده می شود. این لیزر از موج های ضربه ای الکتروستاتیکی استفاده می کند که توان آن با پیشرفته ترین لیزر موجود قابل قیاس نیست.
در این مرحله محققان با یک مشکل دیگر مواجه شدند؛ در مواد متراکم، مانند پلاستیک یا هیدرید سزیم که یون ها به طور فشرده در کنار هم قرار دارند، امواج ضربه ای سبب می شود که یون ها فقط به ترتیب پشت سر هم قرار گیرند، بدون اینکه گرم شوند.
چاره این مشکل با استفاده از یک مدلسازی اَبَریارانه ای حل شد. این مدل نشان داد که در مواد چگال (متراکم)، ترکیب یون ها متفاوت است و یون ها با سرعت متفاوتی شتاب می گیرند و یک نوع اصطکاک تولید می کنند که در حالت عادی وجود ندارد و استفاده از امواج ضربه ای، اصطکاک بین یون ها را افزایش می دهد.
این دستاورد کاملا تئوری نشان می دهد که می توان برخی مواد را تا 11.6 میلیون درجه سانتی گراد در مدت زمان کمتر از یک میلیون میلیونیوم ثانیه حرارت داد که سریعترین روش گرمادهی آزمایشگاهی در جهان است.
نتایج این تحقیقات در نشریه Nature Communications منتشر شده است.
منبع: ایرنا