.Uncovering a novel way to bring the energy that powers the sun and stars to Earth

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태양과 별에 동력을 공급하는 에너지를 지구로 가져오는 새로운 방법 발견

Raphael Rosen, 프린스턴 대학교 왼쪽부터: PPPL 물리학자 Ken Hill, Lan Gao 및 Brian Kraus; 국립 점화 시설의 이미지. 크레딧: Kiran Sudarsanan JUNE 8, 2022

미국 에너지부(DOE) 프린스턴 플라즈마 물리학 연구소(PPPL)의 과학자들은 레이저를 사용하여 핵융합 에너지를 생성하는 연료를 압축하는 핵융합 시설에 대한 중요하고 새로운 세부 사항을 발견했습니다. 새로운 데이터는 태양과 별을 구동하는 핵융합 공정을 활용하는 미래의 레이저 시설 설계를 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.

융합은 막대한 양의 에너지를 생성하는 플라즈마 형태의 가벼운 요소(자유 전자와 원자핵으로 구성된 뜨겁고 하전된 물질 상태)를 결합합니다. 과학자들은 전기를 생성하기 위해 거의 고갈되지 않는 전력 공급을 위해 지구에서 핵융합을 복제하는 방법을 찾고 있습니다. 주요 실험 시설로는 PPPL이 연구하는 자기 융합 장치인 토카막(tokamak); 스텔라레이터, PPPL도 연구하고 최근에 전 세계적으로 더 널리 보급된 자기 융합 기계; 관성 구속 실험이라고 불리는 것에 사용되는 레이저 장치.

연구원들은 관성 구속 연구에서 플라즈마 연료 펠릿의 외부 층에 절단 도구와 램프 필라멘트를 만드는 데 사용되는 텅스텐 금속을 추가하는 영향을 조사했습니다. 그들은 텅스텐이 펠릿에서 융합 반응을 일으키는 내파 성능을 향상시킨다는 것을 발견했습니다. 텅스텐은 펠릿 중심의 온도를 조기에 상승시키는 열을 차단하는 데 도움이 됩니다. 연구팀은 형광등에 가끔 사용되는 크립톤 가스를 이용해 측정을 하여 그 결과를 확인했다. 일단 연료에 첨가되면, 가스는 고해상도 X선 분광계라고 하는 기기에 의해 포착된 X선으로 알려진 고에너지 빛을 방출했습니다.

엑스레이는 캡슐 내부에서 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 단서를 전달했습니다. 수석 저자인 PPPL 물리학자 Lan Gao는 " 지난 몇 년 동안 우리가 개발한 기술을 사용하여 이러한 전례 없는 측정을 할 수 있다는 사실을 알게 되어 매우 기뻤습니다. 이 정보는 펠릿의 내파를 평가하는 데 도움이 되고 연구원들이 컴퓨터 시뮬레이션 을 보정하는 데 도움이 됩니다"라고 말했습니다. Physical Review Letters 에 결과를 보고하는 논문의 . "일반적으로 더 나은 시뮬레이션과 이론적 이해는 연구원들이 더 나은 미래 실험을 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다."

과학자들은 Lawrence Livermore National Laboratory의 DOE 사용자 시설인 NIF(National Ignition Facility)에서 실험을 수행했습니다. 이 시설은 192개의 레이저를 1센티미터 높이의 금 실린더 또는 홀라움에 비추고 연료를 감싸고

있습니다. 레이저 빔 은 홀라움을 가열하여 내부의 연료 펠릿에 X선을 균일하게 방사합니다. 연구에 기여한 PPPL 물리학자 브라이언 크라우스(Brian Kraus)는 "이것은 X선 욕조와 같다"고 말했다. "그래서 holraum을 사용하는 것이 좋습니다. 레이저를 연료 펠릿에 직접 비출 수 있지만 균일 한 적용이 어렵습니다." 연구원들은 난방을 보다 효율적으로 만들기 위해 미래 시설을 설계할 수 있도록 펠릿이 압축되는 방식을 이해하기를 원합니다. 그러나 펠릿의 내부에 대한 정보를 얻는 것은 어렵습니다. "재료가 매우 조밀하기 때문에 거의 아무것도 빠져나올 수 없습니다."라고 Kraus가 말했습니다. "내부를 측정하고 싶지만 연료 펠릿의 껍질을 통과할 수 있는 것을 찾기가 어렵습니다." "Lan의 논문에 제시된 결과는 관성 핵융합에 매우 중요하며 연소 플라즈마를 특성화하는 새로운 방법을 제공했습니다."라고 PPPL의 플라즈마 과학 및 기술 부서장이자 NIF와의 협력 리더인 Phil Efthimion이 말했습니다. 연구원들은 PPPL로 설계된 고해상도 X선 분광기를 사용하여 이전에 측정된 것보다 더 자세하게 조사된 X선을 수집하고 측정했습니다.

25조 분의 1초마다 X선이 어떻게 변하는지 분석함으로써 팀은 시간이 지남에 따라 플라즈마가 어떻게 변했는지 추적할 수 있었습니다. "이 정보를 기반으로 우리는 펠릿 코어의 크기와 밀도를 이전보다 더 정확하게 추정할 수 있었고, 이는 융합 공정의 효율성을 결정하는 데 도움이 되었습니다."라고 Gao가 말했습니다.

"우리는 텅스텐을 추가하면 밀도와 온도가 증가하고 압축된 펠릿의 압력이 증가한다는 직접적인 증거를 제공했습니다. 결과적으로 핵융합 수율이 증가합니다." "우리는 이 연구를 더욱 발전시키기 위해 이론, 계산 및 실험 팀과 협력하기를 기대하고 있습니다."라고 그녀는 말했습니다. 추가 탐색 PPPL 과학자들은 국가 레이저 시설에 새로운 고해상도 진단 기능을 제공합니다.

추가 정보: Lan Gao et al, National Ignition Facility에서 고해상도 X선 분광법으로 측정한 핫스팟 진화, Physical Review Letters (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.185002 저널 정보: Physical Review Letters 프린스턴 대학교 제공

https://phys.org/news/2022-06-uncovering-energy-powers-sun-stars.html

.New insights into neutron star matter

중성자 별 물질에 대한 새로운 통찰력

다름슈타트 공과 대학 두 개의 중성자별 병합 시뮬레이션(왼쪽)과 실험실에서 유사한 조건에서 물질을 생성하는 중이온 충돌(오른쪽)에서 볼 수 있는 새로운 입자 트랙의 시뮬레이션을 보여주는 아티스트의 렌더링. 출처: Tim Dietrich, Arnaud Le Fevre, Kees Huyser, ESA/Hubble, Sloan Digital Sky Survey JUNE 8, 2022

국제 연구팀은 중성자별 내부에서 볼 수 있는 핵 물질의 특성을 보다 정확하게 제한하기 위해 고급 이론 모델링을 사용하여 중이온 실험, 중력파 측정 및 기타 천문 관측 데이터를 처음으로 결합했습니다. 결과는 네이처 저널에 게재되었습니다 .

-우주 전체에서 중성자별은 초신성 폭발로 탄생하여 무거운 별의 수명이 다했음을 알립니다. 때때로 중성자 별은 쌍성계에 묶여 결국 서로 충돌합니다. 이러한 고에너지 천체 물리학 현상 은 은과 금과 같은 대부분의 무거운 원소 를 생성하는 극한 조건을 특징으로 합니다 . 결과적으로 중성자별과 그 충돌은 원자핵 내부의 밀도를 훨씬 넘어선 밀도에서 물질의 특성을 연구하는 독특한 실험실입니다.

-입자 가속기 를 사용하여 수행된 중이온 충돌 실험 은 고밀도 및 극한 조건에서 물질을 생성하고 조사하는 보완적인 방법입니다. 핵물질에서 일어나는 기본적인 상호작용에 대한 새로운 통찰력 다름슈타트 공과대학의 핵물리학 연구소인 사브리나 후트(Sabrina Huth)는 "핵 이론, 핵 실험 및 천체 물리학 관찰의 지식을 결합하는 것은 중성자별에서 조사되는 전체 밀도 범위에 걸쳐 중성자가 풍부한 물질의 특성을 밝히는 데 필수적입니다."라고 말했습니다.

간행물의 주 저자 중 한 명입니다. 위트레흐트 대학 중력 및 아원자 물리학 연구소(GRASP)의 또 다른 주 저자인 Peter TH Pang은 "금 이온과 입자 가속기의 충돌로 인한 제약 조건이 완전히 다른 방법." 다중 메신저 천문학의 최근 발전으로 독일, 네덜란드, 미국 및 스웨덴의 연구원으로 구성된 국제 연구팀이 핵 물질 에서 일어나는 기본적인 상호 작용에 대한 새로운 통찰력을 얻을 수 있었습니다.

학제간 노력으로 연구원들은 중이온 충돌에서 얻은 정보를 전자기 신호의 천문학적 관찰 , 중력파 측정, 고성능 천체 물리학 계산과 이론적인 핵 물리학 계산을 결합한 프레임워크에 포함시켰습니다. 그들의 체계적인 연구는 중성자 별 의 중간 밀도에서 더 높은 압력을 지적하면서 처음으로 이러한 모든 개별 분야를 결합합니다 . 중이온 충돌 데이터 포함 저자 들은 핵 이론과 천체 물리학 관찰의 제약 조건을 분석하는 다단계 절차에서 다름슈타트의 GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung과 미국의 Brookhaven 국립 연구소 및 Lawrence Berkeley 국립 연구소에서 수행 된 금 이온 충돌 실험의 정보를 통합했습니다. 전파 관측을 통한 중성자 별 질량 측정, 국제 우주 정거장(ISS)의 중성자 별 내부 구성 탐색기(NICER) 임무의 정보, 쌍성 중성자 별 병합에 대한 다중 메신저 관측을 포함합니다. 다름슈타트 공과대학의 핵 이론가인 Sabrina Huth와 Achim Schwenk, Los Alamos 국립 연구소의 Ingo Tews는 중이온 충돌에서 얻은 정보를 천체 물리학 제약을 통합하는 데 필요한 중성자 별 물질로 변환하는 데 핵심적인 역할을 했습니다.

분석에 중이온 충돌 데이터를 포함함으로써 핵 이론과 천체 물리학 관찰이 덜 민감한 밀도 영역에서 추가적인 제약이 가능해졌습니다. 이것은 고밀도 물질에 대한 보다 완전한 이해를 제공하는 데 도움이 되었습니다. 미래에는 중이온 충돌로 인한 개선된 제약 조건이 보완 정보를 제공하여 핵 이론과 천체 물리학 관측을 연결하는 중요한 역할을 할 수 있습니다. 이것은 더 높은 밀도를 조사하는 실험에 특히 해당되며 실험 불확실성을 줄이는 것은 중성자별 속성에 대한 새로운 제약을 제공할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 양측의 새로운 정보는 향후 몇 년 동안 고밀도 물질에 대한 이해를 더욱 향상시키기 위해 프레임워크에 쉽게 포함될 수 있습니다. 추가 탐색 블랙홀 또는 블랙홀 없음: 중성자별 충돌 결과 추가 정보: Sabrina Huth et al, 미시적 및 거시적 충돌로 중성자별 물질 제한, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04750-w 저널 정보: 네이처 다름슈타트 공과대학 제공

https://phys.org/news/2022-06-insights-neutron-star.html

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메모 2206090454 나의 사고실험 oms 스토리텔링

중성자 별은 샘플a.oms에서 쌍성계에 묶여 있다. 이를 블랙홀 시스템에서 vix.a(n!)으로 표현되어 vix.n!(a)변위 되곤 한다. 이런 과정을 중이온 출돌실험으로 중성자가 풍부한 물질의 상태를 연구할 수 있다는 발생 자체가 무모할 수 있다.

중이온과 중성자 별은 다른 개념이기 때문이다. 중이온은 샘플c.oss에서 다뤄질 준입자 확산의 문제이고 중성자 별은 샘플a.oms에서 양자역학적으로 다뤄질 문제 같아 보인다. 허허.

Sample a.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a

sample b.quasi oms(standard)
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2000000000
0000001001

sample b.prime oms(standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
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00000000q00
000000000q
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00000q00000
0000000q000
000000000q0

sample c.oss(standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
=bigrip/zerosum, npir+c(dark energy)
sample c.oss
domain(2203080543):

No photo description available.

-Across the universe, neutron stars are born in supernova explosions, signaling the end of a massive star's lifespan. Sometimes neutron stars are bound to binary systems and eventually collide with each other. These high-energy astrophysical phenomena are characterized by extreme conditions that produce most heavy elements such as silver and gold. As a result, neutron stars and their collisions are unique laboratories to study the properties of matter at densities far beyond the densities inside the nucleus of an atom.

-Heavy ion collision experiments performed using particle accelerators are a complementary method to generate and investigate materials at high densities and extreme conditions. "Combining knowledge of nuclear theory, nuclear experiments and astrophysical observations," said Sabrina Huth, a research scientist at the Institute of Nuclear Physics at the University of Technology Darmstadt, for new insights into fundamental interactions in nuclear material. "It is essential to characterize neutron-rich materials across the spectrum."

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memo 2206090454 my thought experiment oms storytelling

The neutron star is bound to a binary system in sample a.oms. In the black hole system, this is expressed as vix.a(n!) and is often displaced by vix.n!(a). It may be reckless to say that such a process can study the state of a neutron-rich material through the heavy ion collision experiment.

This is because heavy ions and neutron stars are different concepts. Heavy ions seem to be a problem of quasi-particle diffusion that will be addressed in sample c. haha.

Sample a.oms (standard)
b0acfd 0000e0
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e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
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sample b.quasi oms(standard)
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sample b.prime oms(standard)
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sample c.oss(standard)
zxdxybzyz
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xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
=bigrip/zerosum, npir+c(dark energy)
sample c.oss
domain(2203080543):