Учените в американската правителствена Lawrence Livermore National Laboratory се опитват да използват най-големия в света лазер - с размера на три футболни игрища, за да стартират толкова мощна атомна реакция, че да предизвика възникването на звезда на повърхността на Земята.
Формулата на Lawrence Livermore за създаване на слънце на земята може и да звучи като открадната от сюжета на филмите за Остин Пауърс. Но това не е холивудска фантазия: амбициозният експеримент ще бъде изпробван на практика за първи път в края на това лято.
Ако постигнат успех, учените се надяват да решат глобалната енергийна криза, като използват енергията, генерирана от миниатюрната звезда.
Със сигурност има и съмняващи се в успеха на начинанието на лабораторията. Атомният синтез - типът високоенергийна реакция, която изследователите от Калифорния се надяват да постигнат, е сред мечтите на учените от поне половин век. Технологията е описвана като "вълшебния" източник на енергия, но досега не е дала много резултати.
Като допълнително усложнение американската правителствена служба за отчетност разпространи този месец одит на дейността на лабораторията, който показва закъснения и лошо управление като причини, поради които не е вероятно учените да създадат реакция на синтез тази година.
Все пак изследователите в Ливърмор, на около час път с кола източно от Сан Франциско, казват, че въпросът вече не е дали, а само кога техният експеримент за спасяване на земята от лазера ще се окаже успешен.
"Изключително много сме убедени, че ще бъдем в състояние да възпламеним целта в следващите 2 години, доказвайки, че контролираният синтез е възможен," казва Бруно Ван Вонтергем, мениджър на проекта, който се нарича National Ignition Facility.
Това би извело лабораторията с една стъпка по-близо до "голямата ни мечта," казва той, която е "да решим енергийните проблеми на света."
Ето опростена рецепта как лабораторията в Ливърмор възнамерява да произведе звезда:
Стъпка едно: Изграждане на най-големия лазер в света, за предпочитане вътре в безлична офис-сграда. (За да се постигне това, би трябвало да се забравят всички досегашни представи как би изглеждал един лазер. Този конкретен лазер е на практика огромна фабрика, пълна с тръби. Лазерният лъч, който е концентрирана светлина, се отразява на разстояние една миля, усилвайки мощността си с движението.)
Стъпка две: Разделяне на този огромен лазер на 192 лъча. Прицелване на всичките - като в мишена на стрелбище - в единична точка, която е с размера на сачма.
Стъпка три: В тази миниатюрна цел да се приложи много малко количество деутерий и тритий, два реактивни изотопа на водорода, които могат да бъдат извлечени от морската вода. Тези атоми да бъдат заобиколени от златна капсула, която е по-малка от напръстник.
Стъпка четири: Пускане на лазера!
Ако всичко премине успешно, крайната реакция ще бъде по-гореща от центъра на слънцето (повече от 100 милиона градуса по целзий - и ще доведе до по-високо налягане от 100 милиарда атмосфери. Това ще разбие изотопите на водорода с такава сила и температура, че техните ядра ще се разтопят, излъчвайки енергия и неутрони.
И това е всичко.
Ще се роди миниатюрна звезда
Реакцията на синтез в основата на тази рецепта е същата, която подхранва слънцето в нашата слънчева система - и други звезди.
"Това е най-фундаменталният енергиен източник в природата," казва Ван Вонтергем.
Работещите в лабораторията в Ливърмор настоявата, че реакцията не е опасна. Тяхната версия на синтез е контролирана, вместо експлозивна - като в настоящия арсенал от атомни оръжия на Америка, които включват реакция на синтез.
"Няма опасност за обикновените хора,"
казва Линда Сийвър, говорител на проекта. "Най-лошото, което е възможно да се случи, е реакцията да не се получи."
Реакцията на синтез излъчва радиоактивни неутрони. Но за за спре тези неутрони от проникване навън, лабораторията заобикаля залата на реакцията с бетонни стени, които са с дебелина повече от 1.80 м.
Въпреки факта, че реакцията ще "надмине ставащото в центъра на слънцето," по думите на Ван Вонтергем контролираният синтез се очаква да бъде невероятно малък и съществуващ за много кратко време.
Звездата, подготвяна в Ливърмор това лято, се очаква да изчезне 20 трилионни от секундата след възпламеняването й, твърди Ван Вонтергем. А и тя ще бъде с размер само 5 микрона, което е няколко пъти по-малко от широчината на човешкия косъм.
Ценността на експеримента през лятото с предизвикан чрез лазер синтез ще бъде в доказателството, че мощни светлинни лъчи могат да породят контролирана реакция на синтез, заявява Сийвър. Ще бъдат необходими поне още 20 години, с подходящо финансиране, за да се разработи постоянна реакция на синтез, която би могла да подгрява вода, да създава пара и да задвижва генератори в търговска електростанция на база синтез, коментира тя.
Междувременно
проектът изостава спрямо графика
и надхвърля планирания бюджет, според правителствените доклади.
От 2005 г., когато експериментът с предизвикан чрез лазер синтез е отделен в правителствена програма, наречена National Ignition Campaign, проектът е похарчил повече от $2 млрд., или 25 процента повече от бюджета от $1.6 млрд., съобщава доклад за април на Government Accountability Office. В последните години проектът е изостанал с година от графика, съобщава още GAO, като очакваната дата на завършване на изследванията сега вече е краят на 2012 г.
Сийвър, говорител на National Ignition Facility, казва, че докладът характеризира погрешно работата на лабораторията. "NIF спази всичките зададени срокове. Придържаме се към бюджета си. Експериментите вървят чудесно в NIF," обяви тя. "Всичко се развива по начина, по който очаквахме." Строежът на лазерната мощност в Ливърмор е стартирал през 1997 г., но лазерната технология, необходима за експеримента, е била разработвана в продължение на 50 години, каза тя.
И други лаборатории работят върху проекти за синтез
Френският проект ITER например има за цел употреба на магнити и плазма, вместо лазери, за изпробване на атомен синтез. Изследванията продължават и в областта на атомната енергия без синтез. Основателят на Microsoft Бил Гейтс съобщи през февруари, че финансира изследване на модифицирана и по-стабилна версия на атомното гориво, която изполва типа реакция, работеща в съществуващите в момента ядрени реактори по света.
При нея се извършва разцепване на големи тежки атоми. Синтезът, реакцията за създаване на звезди, изпробвана в Ливърмор, работи по обратния начин, обединявайки ядрата на по-малки атоми. Лабораторията казва, че може да получава горивото си - два изотопа на водорода - от морската вода.
Процесът по извличане на големи количества деутерий и тритий от водата не е изгладен до съвършенство, но лабораторията твърди, че запасите от тези материали са практически неограничени. "4 литра морска вода биха осигурили еквивалентна енергия на 1135 литра бензин; горивото от 50 чаши вода съдържа енергията, еквивалентна на два тона въглища," съобщава web сайтът на проекта от Ливърмор.
За разлика от изгарянето на въглища и природен газ, атомната енергия не генерира парникови газове.
Критиците на изследването на синтеза в Ливърмор казват, че то е твърде скъпо и твърде теоретично.
Светът трябва да използва съществуващите средства за борба с промяната на климата, вместо да търси технологичен "сребърен куршум", който така или иначе би се оказал твърде скъп за търговско производство на енергия, коментира Томас Кокран, старши учен и атомен физик в екологичната група Natural Resources Defense Council.
"Ако желаете да извършвате изследвания и разработки за преодоляване на климатичните промени, трябва да имате технологии, които да могат да бъдат пуснати в действие скоро," казва той. "Нямаме много време, за да постигнем реален резултат." Дори ако лазерите на проекта създадат реакция на синтез, лабораторията е все още твърде далеч от това да се превърне в търговска електроцентрала, казва той.
"Това няма да бъде конкурентна технология," коментира Кокран. "Безумие е да се тръгва по този път. Донякъде е забавно и интересно - това е като проекти на дипломанти, които обмислят подобни концепции. Но те харчат много пари, въобразявайки си, че атомният синтез ще допринесе с нещо за обществото."
Въпреки това учените в Ливърмор остават оптимисти.
Ван Вонтергем все още се надява на енергийно чудо от синтеза и е заложил цялата си кариера на тази идея. Сийвър вярва, че това, което се прави в момента в лабораторията, е историческо събитие.
"Това е нещо, за което ще разказвате на вашите внуци," коментира говорителката на проекта по време на обиколка на лабораторията. "Били сте тук, когато почти е била реализирана реакцията на синтез. Това е като да стоиш на хълма и да гледаш самолета на братя Райт да минава край теб."
