Patrisiya Delasi, Miçiqan Universiteti tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Andrew Zinin

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Praqadakı Çexiya Texniki Universiteti və Miçiqan Mühəndislik Universiteti tərəfindən aparılan bir araşdırmada X-pinch plazmasında yeni radial proton sürətləndirmə mexanizmi kəşf edildi. Tədqiqat qrupu proton radioqrafiyasından istifadə edərək partlayan bir teli görüntüləmək üçün radial sürətləndirmə mexanizmindən istifadə etdi. Mənbə: Plazma, İmpuls Gücü və Mikrodalğalı Laboratoriya, Miçiqan Mühəndislik Universiteti.

Plazma sıxılmaları: Nüvə birləşməsinin axtarışlarından proton rentgenoqrafiyası üçün sürətlənmiş protonların cəlbedici nöqtə mənbəyinə qədər.

Praqadakı Çexiya Texniki Universiteti və Miçiqan Mühəndislik Universiteti tərəfindən aparılan bir araşdırmaya görə, radial istiqamətdə sürətlənən protonlar ilk dəfə öz maqnit sahələri ilə sıxılmış cərəyan daşıyan plazma sütunlarından – sıxılmış plazmalardan kəşf edilmiş və istifadə edilmişdir.

Tədqiqatçılar 400 kiloamper (kA) pik cərəyanda işləyən nisbətən kiçik miqyaslı cihazlarda protonları 3 meqaelektronvolt (MeV)-ə qədər sürətləndirdilər. Bu, plazmadakı elektrik və maqnit sahələrinin ultra sürətli təkamülünü görüntüləmək üçün bir texnika olan proton radioqrafiyasına çıxışı genişləndirir. Bu üsul əvvəllər Roçester Universitetinin Lazer Energetikası Laboratoriyasındakı OMEGA və OMEGA-EP lazer sistemləri kimi mürəkkəb, bahalı və tez-tez nəhəng lazer qurğuları ilə məhdudlaşırdı.

“Bu yeni proton radioqrafiya qabiliyyəti, ümumiyyətlə, sıxılma fizikasının daha yaxşı başa düşülməsinə gətirib çıxaracaq və potensial olaraq nüvə sintezi tədqiqatlarında irəliləyişlərə səbəb olacaq”, – deyə UM-də nüvə mühəndisliyi və radiologiya elmləri, elektrik və kompüter mühəndisliyi professoru və Physical Review Letters və Physics of Plasmas jurnallarında dərc olunmuş tədqiqatın baş müəllifi Rayan Makbrayd bildirib .

Nəticələr göstərir ki, daha geniş laboratoriyalar artıq proton radioqrafiyası təcrübələri apara bilər və bu da yüksək enerji sıxlığına malik plazma tədqiqatları və termoyadroviy elmində yeni imkanlar açır.UM Plazma, İmpulslu Güc və Mikrodalğalı Laboratoriyasında, UM-də nüvə mühəndisliyi və radiologiya elmləri üzrə doktorantura məzunu Co Çen (sağda) X-pinch yük aparatını tənzimləyir, Praqadakı Çexiya Texniki Universitetinin professoru Daniel Klir isə ona baxır. Cihaz təxminən 400 kiloamper elektrik cərəyanı yaradıb və hibrid X-pinch istifadə edərək protonları 3 milyon elektron volta qədər sürətləndirib və bununla da nəhəng lazer qurğularının xaricində proton rentgenoqrafiyasına imkan yaradıb. Mənbə: Plazma, İmpulslu Güc və Mikrodalğalı Laboratoriya, Miçiqan Mühəndisliyi Universiteti.

Plazma çimdikləmə necə işləyir?

İlk plazma sıxılması, Z-çimdik adlanan, idarə olunan nüvə birləşməsi axtarışında araşdırıldı. Bu quruluşda, ionlaşmış qazın (plazma) silindrik sütunu silindrik koordinat sisteminin z oxu ilə hizalanır. Daha sonra impulslu güc generatoru plazma sütunundan böyük bir elektrik cərəyanı göndərir. Cərəyanın istiqaməti z oxuna paraleldir, buna görə də “Z-çimdik” adı verilmişdir.

Güclü cərəyan plazmanı əhatə edən güclü bir maqnit sahəsi yaradır. Bu sahə cərəyanla qarşılıqlı təsir göstərir və plazmanı içəri doğru, z oxuna (simmetriya oxu) doğru əzir. Bu sıxılma adətən bütün istiqamətlərdə yayılan kütləvi rentgen şüalanmasına və cərəyanla eyni istiqamətdə – z oxu istiqamətində yayılan sürətlənmiş protonların partlamasına səbəb olur. Son illərdə Z-çimdikləri görüntüləmə tətbiqləri, eləcə də nüvə birləşməsi və astrofizik hadisələri öyrənmək üçün uyğunlaşdırılıb.

Nöqtəyəbənzər emissiya üçün hibrid X-pinch

Görüntüləmə tətbiqləri üçün, radiasiya mənbəyi uzun plazma sütununa yayılarsa, Z-çimdikləmə cihazları bulanıq görüntülər yarada bilər. Lakin bu tədqiqatda tədqiqat qrupu daha aydın görüntü yaratmaq üçün qısa bir çimdikləmə sütunundan protonlar buraxan hibrid X-çimdikləmə konfiqurasiyasından istifadə etmişdir. X-çimdikləmə cihazında cərəyan və plazma sıxılması X formalı strukturun kiçik kəsişmə nöqtəsinə yönəlmişdir. Bu, submillimetr və ya hətta mikron ölçülü radiasiya mənbələri yarada bilər.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və gündəlik və ya həftəlik olaraq vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında yeniliklər əldə edin .

Təcrübələr iki impuls generatoru, UM-dəki MAIZE qurğusu və Kornell Universitetindəki XP qurğusu üzərində aparılıb və hər ikisi maksimum 400 kA cərəyanla işləyirdi. Hibrid X-pinch plazmasını yaratmaq üçün tədqiqat qrupu, bir-birinə baxan iki bərk konik elektrodun arasına cəmi 30 mikrometr qalınlığında (insan saçının təxminən yarısı qədər) polietilen (CH2) lifini keçirərək _X forması əmələ gətirdi.

Standart Z-çimdikləmədə olduğu kimi, elektrik cərəyanının impulsu lifi buxarlandırır və plazma sütununa ionlaşdırır. Lakin konik elektrodların X forması maqnit təzyiqini fokuslayır və sıxılmanın tək, dəqiq bir yerdə baş verməsinə səbəb olur.

Ultra nazik lif o qədər sürətlə parçalanır ki, plazma sütunu parçalandığı və artıq cərəyanı daşıya bilmədiyi üçün qəfil cərəyan pozuntusu yaradır. Plazmadan axan elektrik enerjisinin pozulması, cihazın ilkin çıxış impulsundan daha yüksək olan böyük bir gərginlik yığılmasına səbəb olur. Bu sürətlənən gərginlik protonların plazmadan radial istiqamətdə yaxın relyativistik sürətlə atılmasına səbəb olur.

Praqadakı Çexiya Texniki Universitetinin tətbiqi fizika professoru və tədqiqatın aparıcı müəllifi Daniel Klír bildirib ki, “40 ildən çoxdur ki, X-pinches dünya miqyasında əsasən nöqtəyəbənzər rentgen şüaları mənbələri və daha az dərəcədə sürətli elektronlar və birləşmə neytronları kimi öyrənilir”.

“Onların sürətlənmiş ionların kompakt mənbələri kimi potensialı əsasən nəzərdən qaçırılıb. Əsas məsələ cərəyanı son dərəcə nazik, hidrogenlə zəngin lifdən keçirmək idi. Bu irəliləyiş Miçiqan Universiteti və Kornell Universitetindəki həmkarlarımızın impuls gücündə təcrübəsini ion sürətləndirilməsi və diaqnostikası sahəsindəki təcrübəmizlə birləşdirən çox səmərəli əməkdaşlıq sayəsində mümkün olub.”

Proton radioqrafiyası üçün radial sürətlənmə

Tədqiqat qrupu, X-pinch-in yanında yerləşdirilmiş partlayan teli görüntüləməklə radial sürətlənmənin istifadəsini nümayiş etdirdi. X-pinch maşının mərkəzinə yerləşdirildi, kölgəyə bənzər proton görüntüsünü çəkmək üçün isə partlayan telin arxasına xüsusi ion detektoru yerləşdirildi.

Elektrik impulsu işə düşdükdən sonra, X-pinch-dən gələn radial sürətlənmiş protonlar telin partlamasını son dərəcə aydın şəkildə qeydə aldı. Nəticədə ortaya çıxan görüntü partlayan telin sıx mərkəzini, genişlənən plazma buludunu və hətta partlayışı əhatə edən turbulent strukturları göstərir.

Nəşr detalları

D. Klir və digərləri, Aşağı Kütləli X -Çimdik Plazmalarından Radiasiya ilə Yayılan Proton Şüalarının Müşahidəsi, Fiziki İcmal Məktubları (2026). DOI: 10.1103/qdgp-tydj

D. Klir və digərləri, Aşağı kütləli x-pinch MeV protonlarının nöqtəyəbənzər mənbəyi kimi, Plazma Fizikası (2026). DOI: 10.1063/5.0332435

Jurnal məlumatları: Fiziki icmal məktubları , Plazma fizikası  

Əsas anlayışlar

Plazma sürətlənməsi və yeni sürətləndirmə üsullarıPlazma birləşməsiPlazmada radiasiya və hissəciklərin əmələ gəlməsiLaboratoriya plazmasıPlazma diaqnostikası üsulları

Miçiqan Universiteti tərəfindən təmin edilir