Фізика майбутнього

Сам реактор мене просто приголомшив. Я звик бачити лазери в університетських лабораторіях (по суті, одна з найбільших лазерних лабораторій у штаті Нью-Йорк знаходиться просто під моїм кабінетом у Міському університеті Нью-Йорка), але реактор NIF мене вразив. Він міститься в десятиповерховому будинку завбільшки як три футбольні поля, де 192 потужні лазерні промені пронизують довгий тунель. Це найбільша лазерна система в світі, у шістдесят разів потужніша за попередню.

Облетівши весь довгий тунель, лазерні промені потрапляють на систему дзеркал, які фокусують їх на малесенькій, завбільшки з головку шпильки, мішені з дейтерію і тритію (два ізотопи водню). Неймовірно: лазерні промені загальною потужністю 500 трильйонів ват сходяться на крихітній кульці, заледве видимій неозброєним оком, розжарюючи її до 100 мільйонів градусів - це значно гарячіше, ніж у центрі Сонця. (Енергія цього колосального імпульсу дорівнює сумарному виробітку півмільйона атомних електростанцій за коротку мить.) Поверхня мікроскопічної кульки швидко випаровується, ударна хвиля стискає кульку й вивільняє енергію термоядерного синтезу.

Будівництво цього реактора завершили 2009 року, і тепер його випробовують. Якщо все піде добре, то він може стати першим термоядерним реактором, який продукує стільки ж енергії, скільки споживає. Цей пристрій не призначений генерувати електроенергію для потреб економіки, натомість він має на меті продемонструвати, що лазерними променями можна нагрівати матеріали, багаті воднем, і створювати чисту енергію.

Я порозмовляв з одним із директорів NIF Едвардом Мозесом про його надії і мрії стосовно цього проекту. Мозес мав на голові шолом і скидався радше на будівельника, ніж на провідного фізика-атомника, що завідує найбільшою в світі лазерною лабораторією. Він визнав, що в минулому було чимало невдалих спроб. Але цей проект, на його думку, не може провалитися: він і його команда ось-ось зафіксують важливе досягнення, яке ввійде в підручники історії; вони першими опанують енергію Сонця на Землі в мирних цілях. Розмовляючи з Мозесом, я відчув, що такі проекти як NIF тримаються на завзятті й енергії їхніх найпалкіших ентузіастів. Він сказав мені, що наперед радіє дню, коли він зможе запросити до своєї лабораторії президента Сполучених Штатів і оголосити про нове історичне досягнення науки.

Утім, старту проекту NIFбув невдалий. (Траплялися навіть деякі дивні речі, зокрема попередній заступник директора NIF Е. Майкл Кемпбелл був змушений звільнитися, коли з’ясувалося, що він збрехав, що має ступінь доктора філософії Прінстонського університету.) Тоді термін закінчення будівництва, первинно призначений на 2003 рік, почали відсувати. Вартість проекту зросла з одного до чотирьох мільярдів доларів. Урешті-решт його завершили в березні 2009 року - із шестирічним запізненням.

Кажуть, що диявол криється в деталях. Так, у лазерному синтезі всі 192 лазерні промені мусять вцілити в поверхню малесенької кульки з величезною точністю, щоб вона сколапсувала рівномірно. Всі промені мусять досягнути цієї крихітної мішені з максимальним інтервалом один від одного в ЗО трильйонних часток секунди. Найменше зміщення лазерних променів чи найменша нерівність кульки означатиме, що кулька нагріється несиметрично і вибухне назовні в одному напрямку, а не сферично досередини.

Якщо форма кульки відхилиться від ідеальної сфери більше, ніж на 50 нанометрів (чи близько 150 атомів), то кулька теж не зможе вибухнути правильно.²² (Це приблизно те саме, що намагатися вцілити бейсбольним м’ячем у зону удару з відстані 350 миль.) Отже, головні проблеми лазерного синтезу - це досконала узгодженість лазерних променів і досконала форма мішені.

Європейський Союз розробляє власну версію лазерного синтезу. Проект має назву High Power Laser Energy Research Facility (HiPER), реактор буде менший, але, мабуть, ефективніший за NIF. HiPER почнуть будувати 2011 року.

Багато хто покладає надії на NIF. Однак, якщо з лазерним синтезом нічого не вийде, є ще один,