Tháng 04, 2019
Thứ ba
Thứ Tư, ngày 18/11/2015 06:00 AM (GMT+7)

Tạo ra Mặt trời nhân tạo nhờ tia laser

Các nhà vật lý học đến từ Học Viện Hoàng Gia London (Anh), đã phát minh ra một kỹ thuật làm nóng siêu nhanh có thể làm nóng kim loại lên đến mười triệu độ chỉ trong khoảng thời gian một phần triệu của giây.

Phương pháp này là một bước tiến khoa học đầy to lớn, giúp mở ra cách thức nghiên cứu mới trong việc khai thác năng lượng nhiệt hạch. Đây là một lĩnh vực mô phỏng cách thức hoạt động của mặt trời nhằm tạo ra nguồn năng lượng sạch.

Kỹ thuật mới sẽ khiến cho vật liệu tăng nhiệt độ nhanh hơn gấp 100 lần so với khi dùng hệ thống năng lượng laser lớn nhất thế giới hiện nay đang đặt ở California.

Tạo ra Mặt trời nhân tạo nhờ tia laser - 1

Tia laser có thể làm nóng vật chất đến nhiệt độ còn nóng hơn cả lõi của mặt trời chỉ trong khoảng  hai mươi phần triệu của giây. Nguồn: NASA/SDO

Trong vòng vài năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã đưa vào sử dụng tia laser năng lượng cao nhằm đốt nóng các loại vật chất để tạo ra năng lượng nhiệt hạch nóng chảy. Trong phương pháp mới này, các nhà khoa học tìm cách làm gia tăng trực tiếp nhiệt độ của các phân tử ion – thành phần tạo nên mọi loại vật chất.

Trong quá trình dùng laser để đốt nóng các loại vật liệu, năng lượng từ tia laser sẽ làm nóng các electron lên trước, sau đó các electron sẽ truyền nhiệt cho các ion. Vì thế, nếu ta tác động trực tiếp vào các ion thì tốc độ của toàn bộ quá trình sẽ nhanh hơn rất nhiều.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, khi dùng tia laser có mật độ cao chiếu tập trung vào một điểm trên vật liệu sẽ tạo ra một cú sốc tĩnh điện làm cho các ion bị nóng lên trực tiếp.

Đây hoàn toàn là một kết quả gây bất ngờ cho các nhà khoa học. Một trong những vấn đề lớn trong lĩnh vực nghiên cứu nhiệt hạch là việc năng lượng từ tia laser luôn bị phân tán và thời gian cung cấp không đủ thích hợp.

Thông thường, cú sốc tĩnh điện gây ra bởi việc chiếu tia laser sẽ đẩy các ion ra xa chứ không làm chúng bị nóng lên. Tuy nhiên, khi áp dụng mô hình ảo hóa phân tích trên siêu máy tính, các nhà khoa học phát hiện rằng, nếu dùng một loại vật liệu có chứa những phân tử ion nối kết với nhau một cách thích hợp, thì chúng sẽ bị đẩy đi ở những tốc độ khác nhau bởi cú sốc tĩnh điện. Điều này gây ra hiện tượng ma sát, khiến cho chính bản thân của các ion bị nóng lên nhanh chóng. Những vật liệu rắn có chứa hai loại ion sẽ mang lại hiệu quả nhất, ví dụ như nhựa.      

Hai loại ion này sẽ hoạt động tương tự như que diêm và hộp diêm. Một bó diêm không bao giờ tự cháy sáng, chúng cần sự ma sát để tạo ra lửa bằng cách đánh vào thành hộp diêm.

Ở những vật liệu chỉ có duy nhất một loại ion tồn tại, kỹ thuật này hoàn toàn không thể thực hiện được.

Quá trình nóng lên sẽ diễn ra rất nhanh vì mật độ vật chất của vật liệu rất đặc. Khi bị cú sốc tĩnh điện quét qua, các ion sẽ bị ép lại cùng nhau với mật độ nhiều gấp 10 lần so với mật độ của vật chất ở trạng thái thông thường. Vì thế khi sử dụng kỹ thuật ở những vật liệu rắn sẽ mang lại hiệu quả hơn nhiều so với khi áp dụng trên những vật liệu có mật độ vật chất ít hơn, vì dụ như khí gas.  

Cuối cùng, nhiệt độ sẽ bị gia tăng nhanh chóng vì các phân tử ion di chuyển với tốc độ cực nhanh và va chạm mạnh với nhau. Quá trình này tương tự như hoạt động trong các lò phản ứng nhiệt hạch. Tuy nhiên kỹ thuật mới không cần quá nhiều máy móc thiết bị phức tạp và có thể được áp dụng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới.

Phan Thanh (Sciencedaily)

Tin đọc nhiều

Không chỉ thực hành công nghệ, phòng lab này còn giúp sinh viên có “đồng ra đồng vào” Nhờ việc nỗ lực hợp tác với doanh nghiệp, Phòng thí nghiệm...
Phần mềm chống sao chép sáng kiến của công chức được triển khai tại Quận 6 TP.HCM Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM sẵn sàng chuyển giao phần...
Hệ thống nước xử lý nước thải 'tàng hình' trong những công trình xanh Ngay dưới chân những em nhỏ đang chơi bóng trên sân cỏ nhân...
Trang trại rau sạch lớn nhất Đà Nẵng của chàng cử nhân luật Với thương hiệu mang tên Pihka, rau hữu cơ của chàng cử nhân...