Термоядерный синтез, - реален?

VicRus

Administrator
#1
НАУКА
Открыт механизм стабилизации термоядерной плазмы



Одной из проблем получения термоядерной энергии является пилообразная нестабильность плазмы. Новое исследование, вероятно, сможет помочь достичь стабильности и приблизиться на шаг к получению практически бесконечного источника энергии.

Вчера Владимир Мирный

Открыт механизм стабилизации термоядерной плазмы
Пилообразные колебания – периодическое явление в температуре и плотности плазмы, снабжающей топливом термоядерные реакции в токамаках. Эти колебания могут порой совмещаться с другими нестабильностями плазмы и производить серьезные помехи, сводящие реакции на нет. Однако, некоторые плазмы не подвержены этому явлению благодаря механизму, долгое время не дававшему покоя физикам.

Исследователи из Принстонской лаборатории плазменной физики при Министерстве энергетики США недавно воспроизвели комплексные симуляции процесса, способного раскрыть физику, стоящую за механизмом, известным как «нагнетание магнитного потока». Разгадка этого процесса могла бы ускорить получение термоядерной энергии.

Термоядерная реакция – источник энергии звезд. Она представляет собой сплавление легких элементов в плазму – горячее, заряженное состояние материи, состоящей из свободных электронов и атомных ядер, - создающую массивные объемы энергии. Ученые пытаются повторить этот процесс на Земле, чтобы получить практически неиссякаемый источник энергии для генерации электричества.

Нагнетание магнитного потока ограничивает ток в ядре плазмы, завершающей магнитное поле, которое в свою очередь ограничивает горячий, заряженный газ, производящий реакции. Это явление было обнаружено в некоторых типах термоядерной плазмы – оно не дает току стать настолько мощным, чтобы спровоцировать пилообразную нестабильность.

Изабель Кребс, ведущий автор «Физики плазмы», возглавила исследование, которое помогло изучить процесс. Она использовала код M3D-C1, разработанный Принстонской лабораторией плазменной физики, на высокопроизводительном компьютерном кластере лаборатории, в сотрудничестве с физиками Стивеном Джардином и Нейтом Ферраро, разработвашими код.


«Мы не понимали механизм, стоящий за нагнетанием магнитного потока, - говорит Джардин. – Работа Изабель описывает весь процесс».

В симуляциях лаборатории, магнитное нагнетание потока развивается в «гибридные сценарии», существующие между стандартных режимов, включающих высокочастотную плазму (H-тип) и низкочастотную плазму (L-тип), а также в продвинутые сценарии, в которых плазма действует в стабильном режиме. В гибридных сценариях, ток остается плоским в ядре плазмы в то время, как давление плазмы остается существенно высоким.

Такая комбинация создает так называемый «режим квазиобмена», действующий подобно смесителю, смешивающему плазму во время деформирования магнитного поля. Смеситель создает мощный эффект, поддерживающий плоскость потока и предупреждающий образование пилообразной нестабильности. Похожий процесс поддерживает магнитное поле, защищающее Землю от космических лучей – расплавленная жидкость в железном ядре планеты служит тем самым смесителем.

Этот механизм также регулирует сам себя, согласно симуляциям. Если нагнетание потока сильно возрастет, ток в ядре плазмы остается «на самом пороге пилообразной нестабильности», согласно Кребс. Оставаясь ниже порога, ток не дает колебаться температуре и плотности плазмы.

Симуляции также могут помочь разработать меры для предупреждения проблемных колебаний.

«Этот механизм может представлять большой интерес для будущих крупномасштабных термоядерных экспериментов, таких как ITER» - говорит Кребс.



ITER – крупный международный термоядерный эксперимент, строящийся во Франции. Для него, получение гибридного сценария может произвести нагнетание потока и сдержать пилообразные нестабильности.
 

VicRus

Administrator
#2
НАУКА
Исследователи доказали, что стрела времени не имеет значения для квантовых компьютеров
Международной командой ученых недавно было опубликовано новаторское исследование. В нем они показали, что квантовые компьютеры не ограничены классическим пониманием времени.
21 июл Владимир Мирный

Сквозь кротовую нору с Сергеем Красниковым
Исследователи доказали, что стрела времени не имеет значения для квантовых компьютеров

Ученые решили разобраться, возможно ли использовать квантовые компьютеры для преодоления одной из самых больших проблем: каузальной асимметрии. Когда вы наблюдаете за ходом событий, ваш мозг начинает предсказывать, что произойдет дальше. Таким образом, когда вы смотрите видеоролик, в котором разворачивается экшн-сцена, вы можете проследить за происходящим и собрать все воедино. Если эту же сцену проиграть в обратную сторону, то чаще всего она не будет иметь смысла. Именно поэтому время не работает тем же образом, когда его поворачивают вспять, согласно физическим предсказаниям.

Некоторые ученые верят в концепцию, известную как стрела времени, означающую, что время всегда движется только в одном направлении и что его обращение изменило бы природу причины и следствия. Это тесно связано с энтропией, но ее мы касаться не будем. Однако, вполне вероятно, что теория стрелы времени не распространяется на квантовую физику – очень странную и необычную по своей сути.

Если вы профессиональный голкипер, вы неплохо предугадываете, куда попадет мяч, движущийся на высокой скорости, до того, как он достигнет цели. Ваш мозг использует наблюдательную информацию о скорости и траектории мяча, чтобы предсказать, куда он в итоге попадет. В этом случае мы также можем использовать эту же информацию, чтобы строить предсказания даже при обращении стрелы времени в обратную сторону.

Когда дело касается одного мяча, движущегося по предсказуемому пути, причинная связь работает одинаково в обоих направлениях. Это даже проще понять, если вы представите сброс футбольного мяча с крыши. Если бы вам показали фотографию мяча на полпути между крышей здания и землей, вы бы запросто предсказали, в какую сторону он будет двигаться вперед или назад во времени – вниз или вверх.




Стохастический процесс может быть смоделирован в любом временном порядке. (а) Каузальная модель берет информацию в прошлом ←x и использует ее для создания статистически точных предсказаний об условном будущем поведения процесса P(→X|←X=←x). (б) Ретропричинная модель копирует поведение системы с точки зрения наблюдателя, сканирующего результаты слева направо, сталкиваясь с Xt+1 до Xt. Таким образом, она сохраняет релевантную информацию о будущем →x для создания статистически точной ретродикции прошлого P(←X|→X=→x). Каузальная асимметрия предполагает ненулевой промежуток между минимальной памятью, необходимой для любой каузальной модели C+ и ее ретропричинной копии C- / Aki Honda/Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore

Но, что если речь не о прямых линиях и одиночных дугах траектории? Что если мы подбросим блесток и сделаем снимок в тот момент, когда большинство из них достигнут своей высшей точки? Теоретически, вы могли бы проиграть классическую симуляцию для определения, куда упадет каждая из них при движении вперед, но сделать то же самое в обратную сторону будет гораздо сложнее и потребует намного более мощный компьютерный процессор.

Вот, почему вышеупомянутые исследователи решили узнать, не воспринимают ли квантовые компьютеры стрелу времени иначе. Теоретически возможно, квантовые компьютеры не будут испытывать те же проблемы с каузальной асимметрией, как люди и обычные компьютеры, так как они не используют нашу версию физики. Как выяснилось, это действительно так. По крайней мере, согласно исследованию, опубликованному командой.

Они провели физические предсказания в классических и квантовых системах, чтобы определить, сколько памяти требуют прямые и обратные вычисления. Классические системы подтвердили каузальную асимметрию, и обратные предсказания требовали затрат гораздо больших ресурсов для проведения. Но, когда эксперименты проводили на квантовой компьютерной системе, направление стрелы времени не имело значения. Квантовые компьютеры определяют следствие причины почти так же, как и причину следствия.

«Самое волнующее для нас – возможная связь со стрелой времени. Если каузальная асимметрия присутствует только в классических моделях, это предполагает, что наше восприятие причины и следствия – а значит, времени – может быть результатом применения классического объяснения событий в фундаментально квантовом мире», - говорит Джейн Томпсон, одна из ученых, работавших над проектом.

То есть, согласно исследованию, наше понимание времени основано на очень ограниченном восприятии того, как все на самом деле работает. Вселенная может быть очень неоднозначной, когда дело касается законов Ньютона о движении.
 

VicRus

Administrator
#3
P.S.
Это - то, о чём я говорил ранее, что ВРЕМЯ, как вектор, исчезает в ЭФИРЕ Мироздания - в чистой квантовой и ДО-квантовой субстанции, с исчезновением - распадом последнего атома водорода в СРЕДЕ Вселенной, и, следовательно, после её исчезновения!

И, наоборот, с возникновением эффекта вихревых сил "F" и "Е" в чистой субстанции Мироздания - ТМ/ТЭ - гравитационной волны Мироздания в безграничном пространстве - ЗАВИХРЕНИЯ/ВИХРЯ - векторно-энергетические свойства субстанции ЭФИРА Мироздания- синтезируют первый атом водорода, а с ним и "рождение" очередной Вселенной, вектор ВРЕМЕНИ которой, функционально расположен на СПИРАЛИ - границе Вселенная/Мироздание в направлении рождение/смерть, а не из совмещённого ЦЕНТРА ЕДИНОЙ оси Вселенная/Мироздание - СРЕДЫ/ЭФИРА.

В.А.
.
 
Последнее редактирование:

VicRus

Administrator
#4
Ученые впервые измерили давление в протоне и оно феноменально!
02.06.2018



Маленький да удаленький!


Впервые в истории физикам удалось измерить давление внутри протона — и оно превзошло все ожидания! Раньше такая задача считалась невозможной.
Исследователи смогли измерить силы притяжения и отталкивания между троицей кварков протона, обстреливая их быстрыми электронами. Это позволило приподнять полог тайны над одним из самых стабильных строительных кирпичиков Вселенной.
Физик Латифа Элуадрири (Latifa Elouadrhiri) из Лаборатории Джефферсона сравнивает наше представление о структуре протона с человеческим сердцем: не так уж много можно понять, слушая только биение.
“Сейчас у нас есть технологии медицинского 3D сканирования, которые позволяют докторам неинвазивно изучать структуру сердца, — объясняет Элуадрири в интервью журналу Nature. — Именно это мы хотим совершить в рамках нового поколения экспериментов.”
https://zen.yandex.ru/17t3s30l7/c80b19blOjw/9Qjjtt/ocG3o/PHnWON/Fr47qSJtdMQ/y9RrLw15/I4cLHwZ/5Yw1eQ/GxFJbmI/V5RRxJ9/ochXkZ-C/rpdK/gUCjx/zYegN-XQc/TFPi0g9/SVky27mda/Ci7iyJY/B1sM4Sv/Ep_e/KUUuNPi-cBA/dgWrl_k/lUR2EC/AfTIUIy2/5Lq/gSJcnoO/VtUJLHyVT/UxFhx/Cvw3dvcwmX/GjvI1y/1UBuN/j-Q-EbisT/ZFXhyK1z/B5KZM/U5edE/DSx8S3_6kzX/769/Oe0zGQIcP2cx/aR7O8u/zMRgK/DDjK3/6AcJkEo5iFd4/huaW/hG1YdB5YE/0RyszipY/4e/T-OYbvO/Kwx-Oz4h9/L8mzOrW/toxN0Eb/kvzFXsoLhY/O7/ZOVRw8y/9Gimz6AN-D2/3WNTUQh/MYD4PK6/QFxZ/6Wu7Sc/XwX9BCk7lR/zdjs2ff_/JNZHr6/8yLNbMn/pOkr/ZJ7Cl1f/njjhQFKA/Rc99s7nPe_/ts1zEA/fdin/UrxTlj28keF/vDgD/YiHbxOsv/9fXis7AwWg/miXsv/-m30ASHO/9_9/QWjng5cq/5r9eLnOhZ/CeFN_5/z9_7PNP/QBHB81jaQ-/oIFvIC/88g9Fx/OHWXF/6CYRgkvbkt1/o7xX/mbHemNErs/0bW2/TZlgIGebd/GdTl/tzowogg2_-/daH_j/XWICWtrI/Zb4FO/SdbxIvMvSJdX/ss9/1zg50R9/Lm0sD-XKAM/bo1/cyOD5kd/18BObOeDlW/ryu3xxJ8/IaXIIw/mS6hqt/ALgAt/YaDWEpUaG2i0/EU/1OLpUshKY/tToph_D/H95KSCjlT/aZ6YP/NhQiIBaD5N/krlyvB/okdle/b3PGCmK/CBO4wof-N/dYgJHWgT/o75/Bk4VnMmUI/ipZ3/JReea6b/NIW9HOwwa/opFVlZ/zpz6RMsUTX/vjYX54OX/KZGN/OjMmoi/dk1TTsc/_ug2inA/fGprTtq7Bb/ecchx/7Vo3Hd/Cw2sAih/yXQCJTNJfqT/AV/JTiisrZ/SNNDt-xnSbn/W1T/TVkXpqb/uU8cMFgzD/zYtvMR4U/FjDyfR/hguP2/hYfcAL1pWcwC/L5w4/eVXWGVGAQT/rtSPg7/vKR0VnTN/Lftak60/2Ip1yJp/iI3/LqPi-CP5h8r/KzVM/tZcVzQXlK/AcvpknEG/gT/1pZwOyi/qRr3Fd11zex/A04ZQ/W06vai4IU/iBn/k-X5GssPLbcC/Fb/nwk4j900/znBPemq/1CPRVkEs/BJexFa-EPh/Z0/CNOEbCY/kpk6k2HxHe2/ESJv2/UAdWx2I-/IDos/R__1uSaH/KyXLQmn18M/P8nbt/wuwjTgp/ssuwExFIg/6UuB66gT/0Gc/h_OlWEiLLB/Xutx5T/m57Dify/iR_ZqdCa/jQyVG/v3jZ0uv2/NZg1/phqfDfw/NGPbKM0i-6XV/L8JJX/joJlK/8UpJw1EGgGz/JNrPyuv/RLP/YaVVsZB/cp4pMC/yqrQm4kI/jQP56GhOrc/HUd8KG/Y3o36T9/ywCf/LNOmqxDD/UVkA8G4-kH7/eOJgxy/GM2H/ejMvr0/OlznVQcHsPL_/ieBs-/pw4e/JEZQT6_Z-Tr/XD1m_F/h2B8J/fAqYd8y3T/_kvN8r/yl1AOR-Co/R21jSkN/ZwjIj/HY6I6F/JvcVwWHZ6Ej/7ln/h3Wt9S/TiwqEE_j/nckO22d/Jr25FzdSTyP/3rHOc0/z9Kv/FMM5NX/Tcai6IVuJ07/BWkM/1IJsKyag/SaLcalxl/YB0p_J/oTyLjTkYs/Wgh/f37XRQtMvF/fsyTfn/wi6DBx/wivCKea20/SPCU0c9/D5OqFa-/OMQx/lDdKFbzs/gt1C53nJeeG/oYLv/CJC8Oj/0oyYH5kG--1/uT7bH/1mzMm21/sMeQ6d/dA7zj_-pc/kpy/VZJORWTsBm6lQ

Мы уже относительно давно знаем, что протоны состоят из трех кварков — двух u-кварков (верхних кварков от слова up) и одного d-кварка (нижний кварк от слова down), отсюда обозначение uud. Сильное ядерное взаимодействие удерживает эти кварки вместе.


Но помимо этого, внутренняя структура протона долгое время оставалась загадкой. Очевидно, что кварки сильно притягиваются друг к другу, но должна быть и сила отталкивания, которая не возволяет им столкнуться.
Чтобы измерить, как плотно эти частички взаимодействуют друг с другом, исследователи объединили две различные теоретические парадигмы. Причем применение одной из них напрямую на практике до сих пор считалось почти невозможным.
Энергия и импульс внутренних составляющих протона закодированы в так называемых гравитационных формфакторах.
Гравитация — это настолько слабая сила, что ей почти не уделяют внимания в физике частиц, особенно на фоне более сильных факторов. Но глубоко внутри протона на гравитационное поле воздействуют энергия и импульс частицы.
К сожалению, эта идея оставалась “интересной в теории”. В 1966 году американский физик Хайнц Пэйгелс (Heinz Pagels) описал это процесс в статье, тут же указав на его практическую бесполезность, ведь, еще раз, гравитация — это очень слабая сила.
Но Пэйглс тогда просто не мог предсказать развитие теоретической парадигмы, которая в итоге связала поведение электромагнитной силы с гравитационными формфакторами. Другими словами, ученые позже обнаружили, что электроны могут стать заменой гравитационноого зонда.
“В этом есть особая красота. Вы знаете о карте, которую, как вы думаете, вы никогда не получите, — говорит Элуадрири. — Но вот наступило сегодня, и мы заполняем ее электромагнитным зондом.”
Ключом к решению задачи стал эффект Комптона, который описывает взаимодействие между фотонами света и заряженной частицей, к примеру, электроном.


studfiles.net
В нашем случае, физики увеличили ускорение электрона, пока длина волны не стала достаточно узкой, чтобы проникнуть в протон. Затем они наблюдали за рассеянием полученными фотонами, сравнивая характеристики с информацией о протоне и ускоренном электроне, чтобы определить, как кварки отреагировали на удар.
Это рассеяние дало ученым схему энергии и импульсов, которая и позволила описать экстремальное давление в центре протона, которое не дает протону схлопнуться.
Чтобы компенсировать это отталкивание, его противоборствует равное давление, удерживающее кварки вместе.
Оказывается, притяжение кварков равняется 100 дециллионамПаскалей. Это 1 с 35 нулями.
Представьте нейтронную звезду, в которой материя сжата до такой степени, что гора способна поместиться на чайную ложку. Так вот команда исследователей утверждает, что давление кварков в 10 раз сильнее.


wiki
Дальше команда собирается использовать тот же метод, чтобы лучше понять внутреннюю механику протона, вычислить задействованные силы и в итоге выстроить картину того, как двигаются кварки.
Лучшее понимание структуры протона позволит нам понять, могут ли они распадаться.
На данный момент их считают достаточно стабильными, чтобы пережить Вселенную (и даже дольше), но знания о том, как и когда они распадаются, даст нам ценные подсказки о других фундаментальных аспектах космоса.

Исследование было опубликовано в Nature.
 


Сверху