Неизвестный ранее способ получения электрического тока

Ученые обнаружили, что электрический ток может возникать ранее неизвестным способом. Предполагается, что это открытие позволит переносить термоядерную энергию, создаваемую Солнцем и звездами, прямо на Землю

Электрический ток находит повсеместное применение, от электроснабжения домов до удержания плазмы в термоядерном реакторе, а также, возможно, является причиной возникновения огромных космических магнитных полей.

«Очень важно понимать, какие процессы вызывают электрические токи в плазме и какие явления могут им создавать препятствия». «Эти процессы создают инструменты, позволяющие управлять плазмой в исследованиях термоядерного синтеза».

Термоядерный синтез - это процесс столкновения легких химических элементов, находящихся в состоянии плазмы - заряженного вещества, разогретого до огромных температур, состоящего из свободных электронов и атомных ядер, способных генерировать огромное количество энергии. Ученые стремятся к получению искусственного термоядерного синтеза, чтобы овладеть практически неисчерпаемым источником энергии для выработки электричества.

Обнаружено, что в плазме тороидальной камеры термоядерной установки - токамака, возникают неожиданные электрические токи. Эти токи появляются, когда происходит самопроизвольное формирование электромагнитных волн определенного типа, подобных тем, которые излучают, например, радиоприемники и микроволновые печи. Эти волны придают дополнительный импульс некоторым электронам, которые уже находятся в движении, позволяя им «вести себя подобно катающимся на волнах серфингистам».

Однако частоты таких волн должны иметь определенное значение. Когда частота превышает определенную величину, то волна заставляет одни электроны двигаться вперед, а другие - назад. Два разнонаправленных движения электронов уравновешивают друг друга, и электрический ток не возникает. Но, когда частота волны достаточно низкая, это заставляет электроны двигаться вперед, а атомные ядра или ионы - назад, создавая устойчивый электрический ток.

Когда исследователи создавали низкочастотную волну особого типа, называемую «ионно-акустической волной», напоминающую воздушную звуковую волну, они обнаружили, что могут управлять процессом возникновения электрического тока и изменять его характеристики в плазме термоядерного реактора.

Это открытие имеет большое значение и для исследований, происходящих в относительно небольших лабораториях, и для изучения огромного космоса. «По всей вселенной существуют магнитные поля разного размера, иногда сопоставимого с целой галактикой, и пока не известно, как они образовались». «Обнаруженный механизм, возможно, поможет разобраться в этом вопросе».

Результаты вычислений, записанные карандашом на бумаге, имеют вид математических выражений, которые позволили ученым вычислить параметры электротоков, возникающих без прямого взаимодействия электронов.

Связанная статья журнала Physics of Plasmas: https://doi.org/10.1063/5.0011516

Источник: Princeton Plasma Physics Laboratory