Lazerler Güneş’ten Daha Yüksek Sıcaklıklara Çok Hızlı Ulaşabilecek

Yeni bir araştırma, lazerlerin maddelerin sıcaklıklarını saniyenin 20 katrilyonda biri sürede Güneş’in merkezinden daha yüksek sıcaklıklara yükseltebildiğini gösteriyor. Imperial College London&..
Görsel Telif:

Yeni bir araştırma, lazerlerin maddelerin sıcaklıklarını saniyenin 20 katrilyonda biri sürede Güneş’in merkezinden daha yüksek sıcaklıklara yükseltebildiğini gösteriyor.

Imperial College London’dan teorik fizikçiler saniyenin bin milyon milyonda birinde belli malzemelerin sıcaklıklarını 19 milyon santigrat derecenin üzerine çıkarabilen ekstrem hızlı bir ısıtma mekanizması icat etti.

Detayları ile ilk kez sunulan metod, termonükleer füzyon enerjisi araştırmalarında yeni yollar açabilir. Çok uzun zamandır bilim insanları Güneş’in temiz enerji üretme yeteneğini taklit edebilmenin ve gerçekleştirmenin yollarını aramaktaydı.

Bunun için gereken ısıtma sürecinin bugüne kadar üretilmiş en gelişmiş ve yüksek enerjili lazer sistemi*nden 100 kat daha hızlı gerçekleşmesi gerekiyordu. Şu andan sonraki süreç ise teorik olarak mümkün olan bu yöntemi pratiğe dökmek üzerine çalışmaktan ibaret olacak.

Şu ana kadarki yüksek-enerjili lazer teknikleri maddeleri ısıtarak füzyon enerjisi elde etmeye çalışıyorlardı. Yeni teorik metot ile maddenin kendisi – kendi iyonları – direk ısıtılmaya çalışılacak. Birçok maddeyi ısıtmakta kullanılan lazerler öncelikle hedef maddenin elektronlarına ısı enerjisi geçirirler. Bu da iyonları ısıtır ancak süreç iyonları direk ısıtma ile karşılaştırıldığında çok daha yavaş gerçekleşmiş olur.

Imperial’dan ekibin keşfine göre, belli tip malzemelerin üzerine yüksek-şiddetli lazerler atıldığında, elektrostatik şok dalgaları yaratılmış ve iyonlar direkt olarak ısıtılmış oluyor. Keşif geçtiğimiz hafta Nature Communications dergisinde yayımlandı.

Normalde lazerlerin yarattığı elektrostatik şok dalgaları iyonları ötelemektedir. Bu da iyonların öncelikle ısınmasına değil ivmelenmesine -hızlanmasına- sebep olmaktadır. Ne var ki, süper bilgisayar modelleri kullanarak, araştırma ekibi; eğer bir madde özel bir iyon kombinasyonu içerirse şok dalgaları tarafından farklı hızlarda ivmelenebileceğini keşfetti. Bu durum da sürtünmeye ve dolayısıyla ısınmaya sebep olur. Bu etkinin ise teoride plastikler gibi iki tip iyona sahip katılarda maksimum olacağı düşünülüyor.

İki tip iyon bu noktada kibrit ve kibrit kutusu gibi düşünülebilir. Yakmak için ikisine de ihtiyaç vardır. Ne kadar çok kibritiniz olsa da onlar birbirlerini durduk yere ısıtıp ateşe vermezler bunun yerine kutunun tersi yönünde hızla sürterek elde edeceğiniz sürtünme ısısına ihtiyaç duyarsınız.

Tek iyon tipli materyallerde bahsi geçen etkinin tamamen yok olduğunu ve hiç gerçekleşmediğini belirtmekte de fayda var.

Hedeflenen madde yüksek yoğunluklu olduğu için ısınma da çok hızlı gerçekleşiyor. Elektrostatik şok dalgaları geçerken (iki tip iyonlu malzemeden geçiş) ortalama bir katı maddenin sahip olduğu yoğunluğun 10 katına kadar sıkıştırılan iyonlar, sürtünme etkisinin maksimize olmasına sebep oluyor ve ısınma hızı katlanıyor.

Deneysel olarak kanıtlanırsa, teknik gelmiş geçmiş en hızlı ve önemli miktarda maddeyi laboratuvar ortamında ısıtma oranına sahip yöntem olacak.

Hızlı sıcaklık değişimleri Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda olduğu gibi atomların veyahut parçacıkların ivmelendirici/ hızlandırıcılarda birbirlerine çarparak geçmesi sırasında gerçekleşir. Buna karşılık yeni keşfedilen teknik, katı yoğunluklarındaki maddelerin sıcaklıklarını lazer yöntemi ile -hızlandırıp çarpıştırmadan – ısıtabilecek.

*Bahsi geçen lazer sistemi California’da bulunan Lawrence Livermore National Laboratory’deki sistemdir. 


Kaynak : A. E. Turrell, M. Sherlock, S. J. Rose. Ultrafast collisional ion heating by electrostatic shocks. Nature Communications, 2015; 6: 8905 DOI:10.1038/ncomms9905


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv