Shot-time image från ett NIF-experiment för att studera stjärnnukleosyntes. Solar 3He-3He reaktioner sker i bildens ljusa centrum, där de mycket heta och mycket täta stjärnliknande förhållandena skapas genom att spränga en liten plastkapsel fylld med gas vid 10 gånger atmosfärstrycket med 192 kraftfulla laserstrålar. Några av de fokuserade laserstrålarna kan ses komma in från bildens övre och vänstra sida. Upphovsman:Don Jedlovec, LLNL
På en vanlig dag i världens största laser, National Ignition Facility (NIF) i Livermore, Kalifornien, du kan hitta forskare som tillfälligt gör stjärnliknande förhållanden med 192 kraftfulla lasrar. Stjärnor i universum bildas genom en process som kallas nukleosyntes, som smälter lättare atomer för att skapa nya tyngre atomkärnor. Naturliga element som finns här på jorden, såsom helium och aluminium, bildades genom denna process inuti en stjärna som inte är olik vår egen sol.
NIF-laserstrålarnas energi förstärks i en byggnad som motsvarar längden på tre fotbollsplaner och fokuseras sedan på små gas- eller isfyllda kapslar med 18 mikrometer tjocka väggar (ungefär tjockleken på ett människohår) och 3 mm ytterdiametrar. Kapseln är exakt placerad i mitten av en målkammare som har en diameter på 10 meter. Det är som att försöka exakt placera en myra i den exakta mitten av en skolbuss. När kapslarna sprängs med alla 192 laserstrålar, de imploderar, skapar mycket heta och mycket täta stjärnliknande förhållanden.
Pågående experiment på NIF studerar en av de primära nukleosyntesprocesserna i solen, 3He-3He-reaktionen mellan två heliumjoner, i stjärnliknande förhållanden. Denna reaktion, visas i figur 1, är ansvarig för nästan hälften av energiproduktionen i vår sol när den bränner väte till helium.
"Det som är så coolt med dessa experiment är att till skillnad från tidigare studier på jorden, vi undersöker faktiskt denna reaktion vid temperatur- och densitetsförhållanden som är jämförbara med dem som finns i stjärnor ", säger projektledarforskaren Dr. Maria Gatu Johnson från MIT.
Vid American Physical Society Division of Plasma Physics möte i Ft. Lauderdale, Florida den här veckan, Dr Gatu Johnson kommer att rapportera om hur protoner från solens 3He-3He-reaktion har observerats i dessa experiment vid olika förhållanden.
"Förvånande, "Dr Gatu Johnson säger, "De preliminära resultaten visar att vid lägre temperaturer, relativt fler protoner ses med högre energi än med lägre energi. "
Dessa resultat hjälper forskare att lägga till viktiga begränsningar för teoretiska beräkningar av denna komplicerade reaktion och uppskatta sannolikheten för att 3He-3He-reaktionen sker, liksom andra viktiga processer i solen. Det kommer att bli en experimentrunda till, för närvarande planerad till februari 2020, där Dr Gatu Johnson planerar att bättre karakterisera temperaturerna som uppnås under de stjärnliknande förhållandena.
Dessa experiment är en del av ett nytt försök att studera nukleosyntesreaktioner och relevanta fenomen i stjärnliknande förhållanden med hjälp av lasrar.
"Plasma med hög energi-densitet är det enda laboratorium på jorden som återskapar de extrema förhållandena där elementen producerades i universum, "säger med-huvudutredaren Dr. Alex Zylstra från Lawrence Livermore National Laboratory. Arbetet kommer att fortsätta använda denna plattform för att undersöka andra nukleosyntesreaktioner och relevanta fenomen i framtiden-det här är en ny, kreativt sätt att studera hur stjärngrejer görs!
