Школьник запустил дома реакцию ядерного синтеза

Достижение Джексона Освальда – так зовут юного физика из штата Теннесси – признали официально. Обязательное условия для этого – публикация в научном журнале с обоснованием результатов опытов. А первую успешную реакцию он провел еще в 2018 году, за несколько дней до 13-летия.

Джексон впервые заинтересовался ядерной физикой в 10 лет, когда узнал о Тейлоре Уилсоне – это прежний обладатель рекорда Гиннесса как самый юный автор реакции ядерного синтеза; ему на тот момент было 14 лет. Создать лабораторию Освальду помогли родители, на это ушло 10 тысяч долларов. Необходимое оборудование покупали на интернет-аукционах.

"Этот проект был очень сложным. Я потратил, наверное, около полугода, пытаясь исправить прокладку, чтобы не происходила утечка из камеры реактора. Только после этого мне с помощью турбомолекулярного насоса удалось создать вакуум. Это был один из моментов, когда родители явно сомневались, давать ли мне деньги на продолжение эксперимента", – рассказал Джексон Освальд.

Топливом для реакции является дейтерий – стабильный изотоп водорода. Ампулы с ним встречаются в свободной продаже. Дейтерий используется в нейтронных генераторах, а также в качестве индикатора в химических и биологических экспериментах.

Для осуществления реакции необходимо очень малое количество дейтерия – в случае с Освальдом 40 микронов, но относительно большое напряжение – несколько десятков тысяч вольт.

"Ядерный синтез — это очень опасный процесс. В основном из-за высокого напряжения, которое используется в реакторе. Нужно носить средства защиты, перчатки и халат. В моем термоблоке температура меняется, но в среднем она составляет 100 миллионов градусов по Цельсию" – сообщил Джексон.

Как работает такая установка? В нее под низким давлением подается дейтерий. Решетка внутри – под высоким напряжением. В результате от атомов водорода отрываются электроны и высвобождаются несущие огромную энергию нейтроны. Они устремляются к катоду, часть проскакивает сквозь сетку и сжимается в плотный сгусток плазмы. На словах все звучит довольно убедительно, однако производительность самодельного реактора даже близко нельзя сопоставить с реальным ядерным объектом.

"Эти условия достигаются не в большом объеме, а в очень-очень маленьком объеме, где происходит термоядерная реакция. Просто в крошечном, ничтожном. Потому что в этот маленький объемчик стреляет вот эта высоковольтная пушка. Это напряжение разгоняет частицы, и они попадают в очень-очень крошечный объем. Поэтому там энерговыделение на несколько десятков, может быть, порядков меньше, чем в действительно эффективных установках для термоядерного синтеза", – пояснил Дмитрий Побединский, физик, популяризатор науки, автор видеоблога "Физика от Побединского".

К слову, Джексон Освальд далеко не первый молодой человек, который провел ядерную реакцию на подобной установке. Такой компактный реактор, иначе фузор, впервые сконструировали американские изобретатели Фарнсуорт и Хирш в 1964 году. Сейчас опыты с фузорами довольно распространены, но чаще всего их проводят студенты, и довольно большими группами. Сборка установки и сам эксперимент -процессы трудоемкие.

"Оказалось, что есть сайты, посвященные фузорам, есть целые сообщества, где люди обсуждают, как это сделать, что-то где-то подкрутить, настроить. Так что это такая активно развивающаяся область, и люди очень этим интересуются", – отметил Дмитрий Побединский.

Собрать такую установку действительно может почти каждый физик-любитель. Но смысла делать это в практических целях, например, для освещения своего дома, нет. Дело в том, что в подобных фузорах велики энергопотери – их использование экономически невыгодно, а значит подобные эксперименты останутся эффектным доказательством пытливости ума и возможностью попасть в Книгу рекордов Гиннесса.