Yetmiş yılı aşkın süredir füzyon araştırmacıları bir kutunun içinde yıldız yapmaya çalışıyor ve yetmiş yılı aşkın süredir yıldız işbirliği yapmayı reddediyor. Şimdi, ABD Enerji Bakanlığı'na bağlı Princeton Plazma Fizik Laboratuvarı'ndaki (PPPL) bilim insanları, füzyon ateşlemesini sağlamak için potansiyel olarak çok daha verimli bir yol bulduklarını söylüyorlar - plazmanın ısıtılma ve sıkıştırılma sırasını basitçe değiştirerek. Bu, fizik dünyasında IKEA mobilyalarını bunca zamandır yanlış sırayla monte ettiğinizi keşfetmenin karşılığı.

Buradaki uzun süredir geçerli olan matematiksel kural kitabı, plazmanın dış ısıtma olmadan füzyonu sürdürebilecek kadar sıcak ve yoğun kalıp kalamayacağını belirleyen Lawson kriteridir. Size ateşleme için gereken koşulları söyler. Ancak oraya ulaşmanın en verimli yolunu söylemez - size varış noktasını gösteren ama dağ silsilesini kendiniz çözmeniz konusunda ısrar eden bir harita gibi.

PPPL fizikçileri Luis Delgado-Aparicio, Masayuki Ono ve Jonathan Menard, şimdi kriterin daha kapsamlı bir versiyonunu geliştirdiler ve füzyon performansını etkileyen dört ek faktörü dahil ettiler. Bulguları Physical Review Letters'ta yayımlandı. Duyuruda dört ek faktör belirtilmedi; muhtemelen bunlar makaleyi okumanız gereken türden ayrıntılar.

Araştırma, maddenin dördüncü hâli olan ve gaz o kadar enerjik hâle geldiğinde parçacıklarının elektrik yükü taşımasıyla oluşan plazmaya odaklanıyor. Füzyon reaktörlerinde bu aşırı sıcak malzeme, araştırmacıların birleştirmeyi umduğu atom çekirdeklerini içerir ve nükleer füzyon yoluyla enerji açığa çıkarır. Nihai hedef, yanan bir plazmadır - füzyon reaksiyonlarının süreci sürekli dış ısıtma olmadan sürdürecek kadar ısı ürettiği bir plazma. Bunu verimli bir şekilde başarmak, alyan anahtarını nereye bıraktığınızı hatırlamanın yanı sıra, füzyon enerjisi araştırmasındaki en önemli zorluklardan biri olmaya devam ediyor.

Delgado-Aparicio bu keşfi, bir dağ silsilesinden daha verimli bir rota bulmaya benzetiyor. Füzyon ateşlemesi için gereken enerji gereksinimlerini, yükselen bir dağın hâkim olduğu bir manzara olarak hayal edin. Varış noktası diğer tarafta, ama birkaç olası rota var. Öne sürülen stratejilerin çoğu esasen doğrudan dağın üzerinden tırmanmaya çalışır - önce plazma yoğunluğunu artırın, sonra ateşlemeye ulaşmak için muazzam ısı sağlayın. Yeni hesaplamalar, plazmayı daha yoğun hâle getirmeden önce ısıtmanın çok daha verimli olabileceğini, en yüksek enerji gereksinimlerinden kaçınırken istenen koşullara yine de ulaşılabileceğini gösteriyor.

"Birçok şirket dağa doğrudan tırmanmak ve oraya ulaşmak için muazzam enerji harcamak istiyor," dedi Delgado-Aparicio. "Bunun yerine zirvenin etrafından dolaşın. Aynı yere çok daha akıllıca ulaşırsınız ve çok daha az enerji kullanırsınız." Bu, GPS'in gerçek zamanlı olarak yeniden rota hesapladığını izleyen herkese tanıdık gelecek bir duygu.

Araştırmacılar, bu matematiksel manzaranın Cordey eyeri adı verilen özellikle önemli bir bölgesini belirlediler. Coğrafi terimlerle eyer, daha yüksek kotlar arasındaki alçak bir geçittir. Füzyon fiziğinde ise, hâlâ dış ısıtmaya ihtiyaç duyan plazmayı kendi füzyon reaksiyonlarını sürdürebilen plazmadan ayıran sınır boyunca nispeten erişilebilir bir noktayı temsil eder - oksijen tüpü gerektirmeyen bir dağ geçidinin füzyon karşılığı.

Farklı rotaları değerlendirmek için bilim insanları, füzyon reaksiyonlarının ürettiği gücü plazmaya sağlanan dış ısıtma gücüyle karşılaştıran Q adlı bir ölçüm kullandılar. Q değeri 5, füzyon reaksiyonlarının dış ısıtma sisteminin sağladığından beş kat daha fazla güç ürettiği anlamına gelir. Yalnızca saf füzyon yakıtı içeren idealize bir plazmada, Cordey eyeri yaklaşık Q = 5'te ortaya çıkar. Ancak gerçek füzyon sistemleri çok daha karmaşıktır. Plazma içindeki kirleticiler ve aşırı güçlü manyetik alanlar bu geçidin konumunu kaydırabilir ve ona ulaşmak için gereken Q değerini artırabilir. Un