ریاضی noodling منجر به بینش های جدید به قدیمی fusion مشکل

یک چالش برای ایجاد همجوشی انرژی بر روی زمین است به دام انداختن شارژ گاز شناخته شده به عنوان پلاسما که سوخت همجوشی واکنش های درون یک میدان مغناطیسی قوی و نگه داشتن پلاسما به عنوان داغ و متراکم که ممکن است برای تا زمانی که ممکن است. در حال حاضر دانشمندان در ایالات متحده آمریکا وزارت انرژی (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) به دست آورده اند بینش جدید به یک نوع رایج از سکسکه شناخته شده به عنوان دندانه اره مانند بی ثباتی که سرد پلاسما های داغ در مرکز و تداخل با واکنش های همجوشی. این یافته ها می تواند به ارمغان بیاورد فیوژن انرژی و نزدیک به واقعیت است.

"مدل های معمولی توضیح بیشتر موارد دارای دندانه اره مانند تصادفات وجود دارد اما محکم زیر مجموعه ای از مشاهدات است که ما هرگز قادر به توضیح گفت:" PPPL فیزیکدان کریستوفر Smiet سرب نویسنده مقاله گزارش نتايج در همجوشی هسته ای. "توضیح آن رخدادهای غیر معمول خواهد پر کردن شکاف در درک دندانه اره ای پدیده ای است که وجود داشته برای تقریبا 40 سال است."

همجوشی ترکیبی از نور عناصر در شکل پلاسما -- داغ, شارژ, دولت از ماده متشکل از الکترونها و هسته های اتمی-و در فرایند تولید مقادیر عظیم انرژی در خورشید و ستارگان. دانشمندان به دنبال تکرار فیوژن در دستگاه بر روی زمین برای تقریبا پایان ناپذیر تامین امن و پاک کردن قدرت برای تولید برق است.

محققان شناخته شده و برای چندین دهه است که درجه حرارت در هسته همجوشی پلاسما اغلب به آرامی افزایش می یابد و پس از آن می تواند به طور ناگهانی رها کردن -- ناخواسته پس از وقوع کولر دما باعث کاهش بهره وری. نظریه غالب این است که این تصادف رخ می دهد که یک مقدار به نام ضریب ایمنی که اقدامات ثبات پلاسما قطره به یک اندازه گیری از نزدیک به 1. ضریب ایمنی مربوط به چقدر پیچ در میدان مغناطیسی در حلقه ای به شکل توکامک fusion امکانات.

برخی از مشاهدات نشان می دهد که متوسط تصادف رخ می دهد که ضریب ایمنی قطره به حدود 0.7. این بسیار تعجب آور است و نمی توان توضیح داد به طور گسترده پذیرفته شده نظریه.

این بینش جدید در آینده نه از فیزیک پلاسما اما از ریاضیات انتزاعی نشان می دهد که ضریب ایمنی طول می کشد ارزش های خاص که یکی از آنها نزدیک به 0.7 میدان مغناطیسی در پلاسما هسته ای می تواند تغییر به تنظیمات مختلف به نام متناوب-هذلولی. "در این توپولوژی پلاسما از دست داده است و در هسته" Smiet می گوید. "پلاسما به خارج از مرکز در جهت مخالف. این منجر به یک راه جدید برای مغناطیسی قفس به بخشی از کرک برای درجه حرارت در هسته به طور ناگهانی سقوط و مراحل را تکرار کنید به عنوان میدان مغناطیسی و دما به آرامی بهبود می یابند."

این بینش جدید نشان می دهد هیجان انگیز تحقیقات جدید جهت نسبت به نگه داشتن حرارت بیشتر در پلاسما و تولید همجوشی واکنش موثر تر است. "اگر ما نمی توانیم توضیح این مشاهدات پرت, پس از آن ما کاملا نمی دانند چه خبر است در این دستگاه" Smiet گفت. "مقابله با دندانه اره مانند بی ثباتی می تواند منجر به تولید داغتر بیشتر تابیده محیط و نزدیک به ما fusion."

این مدل به وجود آمد از صرفا انتزاعی تحقیقات ریاضی. Smiet در بر داشت یک راه ریاضی برای توصیف میدان مغناطیسی در مرکز یک توکامک. تمام تنظیمات ممکن پس از آن می تواند در ارتباط با یک ساختار جبری به نام دروغ ، "ریاضیات است که واقعا بسیار زیبا" Smiet می گوید. "این گروه ریاضی به شما می دهد یک دید چشم پرندگان ممکن مغناطیسی تنظیمات و وقتی که یکی از تنظیمات می توانید تغییر دهید به یکی دیگر."

مدل های جدید نشان می دهد که یکی از زمان های مغناطیسی پیکربندی در یک توکامک می توانید تغییر دهید زمانی است که ضریب ایمنی می افتد دقیقا به دو سوم یا 0.666. "این است که به طرز مرموزی به ارزش 0.7 که دیده شده است در آزمایش های به خصوص هنگامی که تجربی قطعیت به حساب گرفته شده است" Smiet گفت. "یکی از زیبا ترین بخش از این نتایج" او گفت:, "این است که از آنها آمد فقط noodling در اطراف با ریاضیات خالص."

Smiet امید به منظور بررسی مدل جدید با اجرای آزمایش بر روی یک توکامک. "ریاضیات به ما نشان داده آنچه به دنبال," او گفت: "بنابراین در حال حاضر ما باید قادر به آن را ببینید."

###

PPPL در دانشگاه پرینستون را Forrestal پردیس در Plainsboro, N. J., اختصاص داده شده به ایجاد دانش جدید در مورد فیزیک پلاسما -- فوق العاده داغ و شارژ گازهای -- و در حال توسعه راه حل های عملی برای ایجاد همجوشی انرژی است. آزمایشگاه مدیریت توسط دانشگاه برای وزارت انرژی را از علم است که بزرگترین حامی تحقیقات پایه در علوم فیزیکی در ایالات متحده است و کار به آدرس برخی از مبرم ترین چالش های زمان ما. برای اطلاعات بیشتر مراجعه کنید https://انرژی.gov/علوم

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.