Технология ядерного синтеза обещает открыть человечеству неограниченный источник электрической энергии. pry-kimnatnyh-umovah-163712.html»>прошло полвека, а она все еще остается в статусе «запустим через 30 лет». Существует куча технических проблем стабильности реактора ядерного синтеза, и недавно ученые заявили, что решить их поможет майонез. Да, тот майонез, который вы добавляете в пельмени и намазываете на хлеб.
Будучи неньютоновской эмульсией, майонез может предложить идеи стабилизации ядерной плазмы. Неньютоновская жидкость – это смесь обычной жидкости и твердых частиц, в результате чего такая жидкость может изменять свою плотность под внешним воздействием.
Ученые Лихайского университета осознали, что пять лет работали над удивительной темой физики: майонезом, примером «мягкого твердого вещества», который может содержать ключ к стабилизации реакций ядерного синтеза (https://journals.aps.org/pre/abstract /10.1103/PhysRevE.109.055103).
«Упругопластическая» природа майонеза означает, что он дольше выдерживает нестабильность. Это может помочь ученым добавить структуру и предсказуемость хаотической ядерной плазмы.
Давайте поговорим о майонезе. Это блюдо готовят путем смешивания яйца, лимонного сока и обычно горчицы, а затем взбивания в блендере с добавлением нейтрального масла. Яйцо и горчица сами по себе являются эмульгаторами, но хотя горчица придает немного телесности классическим рецептам, яйцо является следующим уровнем и создает кремообразную и стойкую эмульсию с полным телом. И хотя «айоли» стало сокращением для майонеза с добавлением чеснока, оригинальный и классический рецепт использует только чеснок для эмульгирования; без яиц он тоже остается менее стабильным.
Как это связано с ядерным синтезом? В новом эксперименте ученые Лихайского университета Арен Боячи и Ариндам Банерджи использовали майонез для изучения критического момента, когда эластичный материал становится пластичным. Эластичные материалы могут деформироваться, а затем возвращаться в свою первоначальную форму.
Авторы исследования пишут: «Майонез ведет либо как жидкость, разжижающуюся при смещении, либо как упруго-пластическое твердое вещество в зависимости от наложенной деформации; критическая точка перехода между этими двумя состояниями определяется как предел текучести».
Устанавливая предел текучести и оставаясь на стороне упругости, ученые могут идентифицировать «максимальные упругие деформации, которые можно полностью восстановить», то есть максимальное количество, которое мы можем подтолкнуть к майонезу, прежде чем полностью потерять свою эластичность и станет деформированным и пластическим. Эластично-пластическая природа майонеза (демонстрирует оба свойства одновременно) означает, что он уникально подходит для демонстрации этой расширенной эластичной зоны, позволяющей ученым изучать, как избежать деформации материалов и создания турбулентности.
Когда две жидкости сталкиваются друг с другом и имеют разную плотность, это создает реакцию, которая называется нестабильностью Релея-Тейлора (RTI). Вы видели это, если когда-нибудь лили масло в воду. Общая площадь поверхности или граница раздела между двумя жидкостями становится турбулентной, когда они борются за плотность. В космическом пространстве плазменные облака реагируют так же, как они продвигаются в менее плотные области, создавая драматические облака пальцев космического масштаба.
В ходе экспериментов с реакцией RTI ученые наблюдали то, что они называют «шейкой», когда концентрация физической нагрузки может деформировать жидкость в длинный усик, которому труднее удерживать форму. Подумайте о том, как расплавленный воск лавовой лампы растягивается, а затем разрывается по кругу или как налитое масло в воду быстро превращается в миллион крошечных капель, вместо того чтобы держаться вместе.
Это турбулентное смешивание является тем разрушением, которое ученые не могут себе позволить, когда дело доходит до ядерного синтеза, где раскаленная солнцем плазма должна поддерживаться как можно более однородной, несмотря на мелкие естественные вариации, возникающие вследствие использования оборудования, созданного человеком, и природного оборудования. материалов.
Неудивительно, что когда Боячи и Банерджи смогли минимизировать горячие точки стресса, которые обычно приводили к этому сечению, они смогли уменьшить нестабильность и сохранить свои образцы более стабильными дольше. Они сделали это путем максимального увеличения длины волны возмущения, то есть его ширины и минимизации его величины, что означает, насколько глубоко возмущение может проникнуть. Вместо длинного узкого пальца можно настроить условия для создания мягкого холма, который никогда не станет шеей.
Майонез является звездой шоу отчасти потому, что это неньютоновская жидкость, как и тесто, изготовленное из воды и муки. Вязкость этих жидкостей не ведет себя так, как предсказал Исаак Ньютон, поскольку они изменяются в зависимости от прикладываемых к ним сил. Майонез может демонстрировать не самую физическую стойкость к воздействию, но он и другие эмульсии могут выдержать определенную нагрузку, прежде чем они деформируются.
По материалам: Popular Mechanics
