揭開核聚變和超新星中渦旋環(huán)的神秘面紗

2025-12-05 06:36:12 分類：娛樂 閱讀(8478)

左:多模激波流體層實(shí)驗(yàn)的發(fā)展。中間:ICF膠囊內(nèi)爆過(guò)程中的核聚環(huán)實(shí)驗(yàn)(上)和模擬(下)x射線自發(fā)射。右圖:來(lái)自RMI模擬的變和成都包夜空姐預(yù)約（電話微信181-8279-1445）提供頂級(jí)外圍女上門，伴游，空姐，網(wǎng)紅，明星，車模等優(yōu)質(zhì)資源，可滿足你的一切要求體積分?jǐn)?shù)。紅色箭頭表示可能的超新渦環(huán)和偶極子。所有圖片均經(jīng)許可轉(zhuǎn)載。星中Credit: Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.194001
（神秘的渦旋地球uux.cn）據(jù)密歇根大學(xué)：更好地理解漩渦狀環(huán)形擾動(dòng)的形成——被稱為渦環(huán)——可以幫助核聚變研究人員更有效地壓縮燃料，使其更接近成為一種可行的神秘能源。
密歇根大學(xué)研究人員開發(fā)的面紗模型可以幫助設(shè)計(jì)燃料艙，最大限度地減少試圖點(diǎn)燃讓恒星發(fā)光的揭開成都包夜空姐預(yù)約（電話微信181-8279-1445）提供頂級(jí)外圍女上門，伴游，空姐，網(wǎng)紅，明星，車模等優(yōu)質(zhì)資源，可滿足你的一切要求反應(yīng)時(shí)的能量損失。此外，核聚環(huán)該模型還可以幫助其他必須在沖擊波通過(guò)后管理流體混合的變和工程師，如設(shè)計(jì)超音速噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的超新工程師，以及試圖了解超新星的星中物理學(xué)家。
“這些渦環(huán)從塌縮的渦旋恒星向外移動(dòng)，將最終成為星云、神秘行星甚至新恒星的物質(zhì)填充到宇宙中——并在聚變內(nèi)爆期間向內(nèi)移動(dòng)，破壞了燃燒的聚變?nèi)剂系姆€(wěn)定性，降低了反應(yīng)的效率，”U-M大學(xué)機(jī)械工程博士生兼該研究的通訊作者M(jìn)ichael Wadas說(shuō)。
他說(shuō):“我們的研究闡明了這種渦環(huán)是如何形成的，可以幫助科學(xué)家了解宇宙中一些最極端的事件，并使人類更接近于捕捉核聚變作為一種能源的力量。”
核聚變將原子推到一起，直到它們?nèi)诤?。這一過(guò)程釋放的能量比分裂原子或裂變多幾倍，這為今天的核電站提供了動(dòng)力。研究人員可以創(chuàng)造這種反應(yīng)，將各種形式的氫合并到氦中，但目前，這個(gè)過(guò)程中使用的大部分能量都被浪費(fèi)了。
部分問題是燃料不能被整齊地壓縮。不穩(wěn)定性導(dǎo)致噴流的形成，噴入熱點(diǎn)，燃料在噴流之間噴出——Wadas將其比作試圖用手?jǐn)D壓橙子，果汁會(huì)從手指間漏出。
研究人員表明，在這些射流的前沿形成的渦環(huán)在數(shù)學(xué)上類似于煙環(huán)、水母后面的漩渦和從超新星表面飛出的等離子體環(huán)。
也許最著名的聚變方法是一個(gè)球形激光陣列，所有激光都指向一個(gè)球形燃料艙。這就是在國(guó)家點(diǎn)火裝置上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方法，該裝置近年來(lái)多次打破能量輸出的記錄。
來(lái)自激光的能量蒸發(fā)了燃料周圍的材料層——這是一個(gè)近乎完美的實(shí)驗(yàn)室生長(zhǎng)的鉆石外殼，于2022年12月創(chuàng)下最新紀(jì)錄。當(dāng)外殼蒸發(fā)時(shí)，它驅(qū)使燃料向內(nèi)，同時(shí)碳原子向外飛出。這產(chǎn)生了沖擊波，將燃料推得如此之重，以至于氫氣熔化。
雖然球形燃料芯塊是人類制造的最完美的圓形物體，但每個(gè)都有一個(gè)故意的缺陷:燃料進(jìn)入的填充管。研究人員解釋說(shuō)，就像一根稻草卡在壓碎的橙子中一樣，當(dāng)壓縮開始時(shí)，這是最有可能形成渦環(huán)引導(dǎo)的射流的地方。
“聚變實(shí)驗(yàn)發(fā)生得如此之快，以至于我們真的只需要將噴流的形成延遲幾納秒，”U-M大學(xué)機(jī)械工程副教授埃里克·約翰森說(shuō)，他負(fù)責(zé)監(jiān)督這項(xiàng)研究。
這項(xiàng)研究匯集了Wadas和Johnsen的流體力學(xué)專業(yè)知識(shí)，以及核工程和放射科學(xué)副教授Carolyn Kuranz實(shí)驗(yàn)室的核和等離子體物理知識(shí)。
“在高能量密度物理學(xué)中，許多研究指出了這些結(jié)構(gòu)，但沒有明確地將它們識(shí)別為渦環(huán)，”Wadas說(shuō)。
Wadas和Johnsen對(duì)聚變實(shí)驗(yàn)和天體物理觀測(cè)中看到的結(jié)構(gòu)的深入研究有所了解，他們能夠利用和擴(kuò)展現(xiàn)有的知識(shí)，而不是試圖將它們描述為全新的特征。
約翰森特別感興趣的是，當(dāng)恒星爆炸時(shí)，渦環(huán)可能有助于推動(dòng)重元素和輕元素之間的混合，因?yàn)橐欢òl(fā)生了一些混合過(guò)程，從而產(chǎn)生了像地球這樣的行星的成分。
該模型還可以幫助研究人員了解渦環(huán)可以攜帶的能量極限，以及在流動(dòng)變得湍流并因此更難建模之前可以推動(dòng)多少流體。在正在進(jìn)行的工作中，該團(tuán)隊(duì)正在通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證渦環(huán)模型。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上。