Студеният термоядрен балон се спука (видео)

Ядреният синтез не може да бъде "студен". Енергията, необходима две ядра да преодолеят отблъскващата сила на Кулон и да се сближат толкова много, че да се получи "сливане", е огромна, от порядъка на стотици мегаелектронволтове.

Електростатичната потенциална енергия е:

Q₁Q₂/4πε₀R.

В ε₀=ℏ=c=1 единици, ако искаме R да е сравним по мащаб с ядрения радиус, около 1/150MeV, ще имаме нужда от енергия от около Q^₂×150MeV които са от порядъка на стотици мегаелектронволтове, защото Q²~ A ~ 1 / 137. Енергията става още по-висока, ако има много протони в ядрата.

Тъй като E∼kT в статистическата физика, едно-единствено ядро с тази енергия трябва да има температура, съответстваща на мегаелектронволтове - много милиони градуси - каквато има в звездите. Без тази енергия, бариерата на Кулон може да бъде "квантово тунелирана", но получените стойности ще са пренебрежимо малки. Ако искаме да се увеличи вероятността за тунелиране, трябва просто да се придаде на ядрата начална (кинетична) енергия, сравнима с бариерата, така че пак отиваме до мегаелектронволтове и милиони градуси.

Дори ако ядрата са бавни (студени) преди сливането, самият факт, че се произвежда мегаелектронволтова енергия от сливането, материята в областта в макроскопски мащаб се нагрява след това с милиони градуси. Ядрото на Слънцето е 15 милиона градуса по Целзий, но реакциите в него протичат бавно - в това няма проблем, Слънцето живее в продължение на милиарди години и енергията му е все още висока, тъй като Слънцето е голямо.

Реалистичните термоядрени реактори на Земята обикновено изискват по-високи нива, така че се нуждаят от температури, сравними с 100 милиона градуса по Целзий.

Източник: Тhe reference frame

Още по темата

19/10/2015

Физика

Кеше - новият Тесла или старият Остап Бендер