Παρουσιάστηκε δημόσια το πολυαναμενόμενο πιο ισχυρό λέιζερ του του κόσμου, καυτό όσο ένας ήλιος, το οποίο δημιουργήθηκε για να παρακολουθεί την αξιοπιστία και ασφάλεια των αποθηκευμένων πυρηνικών όπλων των ΗΠΑ. Παράλληλα θα χρησιμοποιηθεί για ιστορικά επιστημονικά πειράματα, που ποτέ μέχρι τώρα δεν έχουν γίνει στη Γη, με την φιλοδοξία να λύσει το ενεργειακό πρόβλημα του πλανήτη μέσω της επίτευξης πυρηνικής σύντηξης.
Το σούπερ-λέιζερ, σύμφωνα με τα πρακτορεία Γαλλικό και Ρόιτερ, ονομάζεται επισήμως "Εθνική Εγκατάσταση Πυροδότησης" (NIF) και βρίσκεται στο επιστημονικό Εργαστήριο Λόρενς Λίβερμορ, κοντά στο Σαν Φρανσίσκο της Καλιφόρνιας, που ιδρύθηκε το 1952, εν μέσω του ψυχρού πολέμου, για να αξιοποιήσει την επιστημονική έρευνα αιχμής σε αμυντικά θέματα.
Το NIF έχει μέγεθος ενός γηπέδου ποδοσφαίρου και αποτελείται από 192 ξεχωριστές ακτίνες λέιζερ, η κάθε μια από τις οποίες ταξιδεύουν με ταχύτητα περίπου 300 μέτρων σε ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου, για να συγκλίνουν ταυτόχρονα στο στόχο, δημιουργώντας θερμοκρασίες και πιέσεις που μόνο στους πυρήνες των άστρων υπάρχουν.
Η εγκατάσταση -η κατασκευή της οποίας ξεκίνησε το 1997 με χρηματοδότηση από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ και η επίσημη έναρξη λειτουργίας της θα γίνει τον επόμενο χρόνο- θα χρησιμοποιηθεί για να ελέγχει αν τα γερασμένα πυρηνικά όπλα λειτουργούν κανονικά, χωρίς να χρειάζεται προσφυγή σε υπόγειες δοκιμές.
Για τους επιστήμονες όμως περισσότερο ενδιαφέρον έχουν οι άλλες χρήσεις του σούπερ-λέιζερ, το οποίο θα χρησιμοποιηθεί, μεταξύ άλλων, για τη μελέτη της αστροφυσικής (μέσω απομίμησης των συνθηκών στο εσωτερικό των πλανητών, σε σούπερ νόβα, μαύρες τρύπες και σε νέα ηλιακά συστήματα), καθώς και για ενεργειακά πειράματα.
Όπως χαρακτηριστικά δήλωσε ο κυβερνήτης της Καλιφόρνιας Άρνολντ Σβαρτσενέγκερ, κατά την τελετή παρουσίασης του NIF, "μπορούμε πλέον να δημιουργήσουμε τα αστέρια εδώ στη Γη. Οι φίλοι μου στο Χόλιγουντ μάλλον θα στεναχωρηθούν, γιατί αυτά που παρουσιάζουν στις ταινίες τους, πλέον θα συμβαίνουν εδώ στην πραγματικότητα".
Το πιο σημαντικό πείραμα θα είναι η απόπειρα δημιουργίας ελεγχόμενης πυρηνικής σύντηξης (με τη στόχευση ατόμων υδρογόνου από τις ακτίνες του λέιζερ), με άλλα λόγια η αναπαραγωγή των διαδικασιών που συντελούνται στο εσωτερικό του Ήλιου. Είναι ένας διακαής πόθος των φυσικών εδώ και δεκαετίες, που ελπίζεται ότι - αν πετύχει- θα λύσει το ενεργειακό πρόβλημα της Γης, παράγοντας άφθονες ποσότητες ηλεκτρισμού μέσω των αντιδράσεων σύντηξης.
5 σχόλια:
Σε συνέχεια του άρθρου δίνω πρόσθετα τις ακόλουθες πληροφορίες:
Καθαρή πυρηνική ενέργεια με λέιζερ ευελπιστούν να παράγουν οι επιστήμονες, με την κατασκευή του ισχυρότερου συστήματος λέιζερ στο κόσμο. Τον Ιούνιο θα μπει σε εφαρμογή το πρόγραμμα και αν πετύχει, τότε θα μπορεί να δοθεί λύση στην ενεργειακή κρίση παγκοσμίως, χωρίς να καταστραφεί το περιβάλλον. Το μεγαλύτερο ερευνητικό εργαστήριο των ΗΠΑ ολοκλήρωσε την κατασκευή του ισχυρότερου συστήματος λέιζερ στο κόσμο με σκοπό να το χρησιμοποιήσει για να αναπαράγει τις φυσικές αντιδράσεις που γίνονται στην καρδιά του ήλιου, αλλά και σε κάθε άλλο άστρο στο κόσμο. Πρόκειται για τη λεγόμενη πυρηνική σύντηξη. Η πυρηνική σύντηξη είναι ακριβώς αντίθετη διαδικασία από την πυρηνική σχάση, που εφαρμόζεται προς το παρόν για την παραγωγή πυρηνικής ενέργειας. Η σύντηξη πάνω στη γη, μέσω της οποίας θα απελευθερωθεί χρήσιμη ενέργεια, αποτελεί εδώ και καιρό μια από τις μεγαλύτερες φιλοδοξίες των φυσικών επιστημόνων. Κατά την πυρηνική σύντηξη, δύο ή περισσότεροι πυρήνες ατόμων συνδυάζονται για την δημιουργία ενός βαρύτερου στοιχείου, απελευθερώνοντας ταυτόχρονα μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Αντίθετα, στην πυρηνική σχάση ο πυρήνας του στοιχείου «βομβαρδίζεται» με σωματίδια και διασπάται. Η πυρηνική σύντηξη δημιουργεί κάποια χαμηλά επιπέδου ραδιενεργά απόβλητα, όμως η αντίδραση αυτή δεν παράγει διοξείδιο του άνθρακα και δεν εγκυμονεί κινδύνους τύπου «Τσερνομπίλ». Το Εθνικό Εργαστήριο Πυροδότησης (NIF) των ΗΠΑ φιλοδοξεί να είναι το πρώτο εργαστήριο παγκοσμίως που θα πετύχει με το πείραμα την πρώτη πυρηνική σύντηξη, τη διεργασία που επιτρέπει στα άστρα να λάμπουν.
...
...Σύμφωνα με τους επιστήμονες του εργαστηρίου, το πείραμα θα περιλαμβάνει συνολικά 192 πομπούς λέιζερ, τοποθετημένους στο εσωτερικό μιας τεράστιας μεταλλικής σφαίρας, οι οποίοι θα στοχεύουν συγχρόνως σε μια «μπίλια» που θα περιέχει 150 μικρογραμμάρια δευτερίου και τριτίου, δύο ισοτόπων του υδρογόνου. Βάσει των επιστημονικών υπολογισμών, μέσα στη σφαίρα θα επικρατήσουν συνθήκες που θα προσομοιάζουν αυτών των αστέρων. Ο Εντ Μος, διευθυντής του NIF, δήλωσε ότι η εν λόγω διαδικασία θα δημιουργήσει θερμοκρασίες 100 εκατομμυρίων βαθμών και πιέσεις δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από την ατμοσφαιρική πίεση της Γης. Οι συνθήκες θα αναγκάσουν τους πυρήνες των ισοτόπων του υδρογόνου να συντηχθούν και να απελευθερώσουν πολλαπλάσια ποσότητα ενέργειας σε σχέση με την ενέργεια που χρειάζονται τα λέιζερ για να λειτουργήσουν. Αν πετύχει το εν λόγω πείραμα, θα δημιουργηθεί μια ακίνδυνη και ανεξάντλητη πηγή ενέργειας, λύνοντας το πρόβλημα της ενεργειακής κρίσης στο πλανήτη και συγχρόνως προστατεύοντας το περιβάλλον. Τα πρώτα αποτελέσματα από τα πειράματα στο NIF αναμένονται στο διάστημα 2010-2012.
Laser
Ο όρος λέιζερ προέρχεται από το αγγλικό ακρωνύμιο Laser: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) που αποδίδεται στα ελληνικά ως ενίσχυση φωτός με εξαναγκασμένη εκπομπή ακτινοβολίας και καλύπτει τόσο τις συσκευές που την παράγουν όσο και την αντίστοιχη ακτινοβολία. Τα λέιζερ παράγουν σύμφωνο, μονοχρωματικό φως (δηλαδή φως με συγκεκριμένο μήκος κύματος-χρώμα) το οποίο διαδίδεται σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, σχηματίζοντας στενές δέσμες. Αντίθετα, οι συνηθισμένες πηγές φωτός, όπως οι λαμπτήρες πυρακτώσεως, παράγουν μη-σύμφωνο φως προς όλες τις διευθύνσεις και, επιπλέον, έχουν μεγάλο φασματικό εύρος.
Η λειτουργία των λέιζερ ερμηνεύεται από την θεωρία της κβαντικής μηχανικής και της θερμοδυναμικής. Πολλά υλικά έχουν βρεθεί ότι έχουν τα απαραίτητα χαρακτηριστικά για να αποτελέσουν ενεργό υλικό των λέιζερ, με αποτέλεσμα την δημιουργία πολλών τύπων λέιζερ με διαφορετικά χαρακτηριστικά, που χρησιμοποιούνται σε μεγάλο εύρος εφαρμογών. Η τεχνική παραγωγής ακτίνων λέιζερ βασίζεται στην απορρόφηση φωτονίων από κατάλληλα υλικά (στερεά, υγρά ή αέρια), των οποίων τα άτομα, τα μόρια ή τα ιόντα βρίσκονται σε κατάσταση διέγερσης μέσω της πρόσληψης ενέργειας. Κατά τη μετάβαση των ηλεκτρονίων που περιβάλλουν τα άτομα από μια ανώτερη ενεργειακή στάθμη σε μια κατώτερη (αποδιέγερση), η προσληφθείσα επί πλέον ενέργεια αποβάλλεται υπό μορφή ακτινοβολίας. Η διαδικασία αυτή δεν γίνεται όμως αυθόρμητα, όπως στις κλασικές πηγές, αλλά με την επίδραση ενός εξωτερικού αιτίου, των φωτονίων που απορροφώνται, με αποτέλεσμα τα διεγερμένα άτομα κατά τη στιγμή της αποδιέγερσής τους να εκπέμψουν ακτινοβολία που έχει την ίδια φάση και την ίδια κατεύθυνση διάδοσης με αυτήν που έχουν προσλάβει. Αυτό έχει ως συνέπεια οι ακτίνες λέιζερ να έχουν μια
σειρά από εξαιρετικές ιδιότητες, όπως είναι η ισχυρότατη έντασή και συνακόλουθα η τεράστια ισχύς τους, που μπορεί να φθάσει τα χιλιάδες δισεκατομ. Watt, η κατευθυντικότητα, η μονοχρωματικότητα, η διαμορφωσιμότητα (δηλ. η κατά βούληση διαμόρφωση της έντασης, της συχνότητας και της φάσης τους) και η πολύ μεγάλη ικανότητα εστίασής τους. Χάρη στις ιδιότητες αυτές, οι ακτίνες λέιζερ επιτρέπουν την κοπή, τη συγκόλληση, τη διάτρηση, τη λείανση της επιφάνειας και την εγχάραξη όλων σχεδόν των υλικών, συμπεριλαμβανομένων και των μετάλλων, καθώς και τη μετάδοση οπτικών μηνυμάτων χωρίς απώλειες. Ειδικότερα, η πολύ μεγάλη ικανότητα εστίασης που διαθέτουν κάνει δυνατή την εκτέλεση εργασιών σε πολύ μικρές επιφάνειες, όπως π.χ. τη διάτρηση ενός σώματος πάχους δεκάτων του χιλιοστού ή τη συγκόλληση δύο υλικών χωρίς να φαίνεται η ραφή. Οι εφαρμογές των ακτίνων λέιζερ έχουν αναπτυχθεί κατά την τελευταία εικοσαετία με γεωμετρική πρόοδο και αγκαλιάζουν ένα ευρύτατο πεδίο: από την πολεμική βιομηχανία και την αεροδιαστημική έως αντικείμενα και συσκευές της καθημερινής ζωής, όπως είναι οι οπτικές κάρτες λέιζερ και τα ηχοσυστήματα Compact Disk (CD). Εκτός, όμως, από την τεχνολογία, σημαντικότατη είναι η προσφορά τους και στην ιατρική, όπου αποτελούν ένα σύγχρονο εργαλείο θεραπευτικής παρέμβασης μεγάλης πιστότητας και ακρίβειας στο χειρισμό, το οποίο έχει μειώσει σε πολλές παθήσεις τόσο τον πόνο όσο και το χρόνο θεραπείας. Επιπλέον, οι ακτίνες λέιζερ έχουν δώσει λύσεις σε πολλές περιπτώσεις που η κλασική χειρουργική αδυνατούσε να αντιμετωπίσει αποτελεσματικά.
Πυρηνική σύντηξη (συν + τήξη) ονομάζεται η συνένωση ελαφρών πυρήνων με ταυτόχρονη απελευθέρωση ενέργειας.
Η ενέργεια που απελευθερώνεται, οφείλεται στο ότι η ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο στα προϊόντα της σύντηξης, είναι μικρότερη από το άθροισμα των ενεργειών σύνδεσης που χαρακτηρίζει κάθε αντιδρών συστατικό της σύντηξης. Οπότε με τη δημιουργία των προϊόντων στη διαδικασία της σύντηξης, υπάρχει ένα "περίσσευμα" ενέργειας, που οφείλεται στη διαφορά των ενεργειών σύνδεσης και αυτή απελευθερώνεται στο περιβάλλον με μορφή κινητικής ενέργειας στα παραπροϊόντα (πχ σωματίδια β ή νετρίνα ηλεκτρονίου) και με τη μορφή ακτινοβολίας γάμμα.
Πυρηνική σύντηξη μπορούν να δημιουργήσουν μόνον ελαφρά στοιχεία, όπως τα ισότοπα του υδρογόνου. Με την θέρμανση αερίου υδρογόνου σε υψηλές θερμοκρασίες, προκαλούνται συγκρούσεις των πυρήνων των ατόμων του υδρογόνου, τόσο ορμητικές και βίαιες που τελικά αυτοί συνενώνονται δημιουργώντας σταδιακά, πυρήνες ενός άλλου στοιχείου (μεταστοιχείωση), του ηλίου, εκλύοντας ταυτόχρονα θερμική ενέργεια.
• Αντιδράσεις σύντηξης εξελίσσονται συνέχεια στον Ήλιο, καθώς και σε θερμοπυρηνικούς αντιδραστήρες ή στα θερμοπυρηνικά όπλα.
• Αντίθετη αντίδραση της πυρηνικής σύντηξης είναι η πυρηνική σχάση.
Σε αντίθεση με την σχάση, η σύντηξη έχει σημαντικά πλεονεκτήματα:
• Ανεξάντλητα καύσιμα, άρα ανεξάντλητα αποθέματα ενέργειας γιατί χρησιμοποιεί ως πρώτη ύλη το νερό, και το θαλασσινό. Σε ένα κυβικό χιλιόμετρο θαλασσινού νερού, υπάρχει ενέργεια ισοδύναμη με τα παγκόσμια αποθέματα πετρελαίου!
• Δεν έχει ως παραπροϊόντα μακρόβια ραδιενεργά ισότοπα.
• Δεν επιβαρύνει την ατμόσφαιρα με προϊόντα καύσης όπως το διοξείδιο του άνθρακα, και συνεπως είναι η λύση για το φαινόμενο του θερμοκηπίου και τις απειλούμενες κλιματικές αλαγές.
• Δεν υπάρχει κίνδυνος πυρηνικού ατυχήματος γιατί η αντίδραση είναι ασταθής και σταματά αν παρουσιαστεί πρόβλημα. Επίσης χρησιμοποιείται πολύ μικρή ποσότητα καυσίμου σε δεδομένη χρονική στιγμή
Δημοσίευση σχολίου