L’ús de làsers podria ajudar a aconseguir la fusió nuclear a baixa temperatura

En un camp que generalment requereix temperatures altíssimes aquest mètode, basat en la mecànica quàntica, podria fer molt més fàcil aconseguir una font d'energia il·limitada

El túnel d'acceleració del làser d'electrons lliures de raigs X que hi ha a Hamburg (Alemanya)

El túnel d’acceleració del làser d’electrons lliures de raigs X que hi ha a Hamburg (Alemanya) | DESY

Habitualment, la física nuclear requereix grans quantitats d’energia, com en el cas dels diversos projectes que miren d’aconseguir controlar la fusió nuclear, la reacció que té lloc dins de les estrelles, per obtenir una font d’energia neta i virtualment infinita. Hi ha una manera, però com es podria iniciar sense necessitar tantíssima energia: fent servir camps magnètics que aconsegueixin superar la repulsió elèctrica entre els nuclis dels àtoms i fer que es fusionin. Una manera d’aconseguir-ho podria ser amb el que s’anomena un làser d’electrons lliures que emetin llum en raigs X. Segons un equip del laboratori Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf d’Alemanya, això és possible, i ho expliquen a la revista ‘Physical Review C’.

La fusió nuclear, com el seu nom indica, és la fusió de dos nuclis atòmics en un de sol. Si bé això es pot aconseguir a petita escala amb els acceleradors de partícules, fer-ho a gran escala, com passa a l’interior del Sol, podria proporcionar-nos una font d’energia inesgotable i sense els efectes nocius que té, per exemple, l’energia nuclear de fissió. Aquest ha estat un dels grans objectius dels científics dedicats a aquest camp durant les darreres dècades, però els impediments tecnològics per aconseguir les condicions necessàries per iniciar i mantenir la fusió ho han impedit. L’energia necessària és un d’aquests impediments però, segons aquest darrere estudi, es pot aconseguir sense haver-la de menester gràcies a la mecànica quàntica, travessant la barrera elèctrica de la repulsió nuclear amb un “túnel” a temperatures més baixes. Això, de fet, ja passa al Sol: el seu nucli no té les condicions de temperatura i pressió suficients per trencar la barrera de repulsió entre els àtoms d’hidrogen i, no obstant això, la nostra estrella brilla: és, afirmen, gràcies a aquests processos de túnel.

Un prototip de reactor ZETA de fusió nuclear

Un prototip de reactor ZETA de fusió nuclear | Timitrius

Fins ara, els làsers existents no tenen prou intensitat per aconseguir-ho, però això podria canviar d’aquí poc gràcies als làsers d’electrons lliures de raigs X, que poden aconseguir una densitat energètica de 10^20 watts per centímetre quadrat, mil vegades l’energia amb què la llum del Sol arriba a la Terra i enormement concentrada. Amb aquesta energia, el camp elècric que separa els nuclis dels àtoms podria superar-se i, si més no en teoria, servir per fusionar deuteri i triti, dos dels àtoms de l’hidrogen. Amb prou processos com aquest tenint lloc alhora, es podria aconseguir una fusió nuclear controlada que generés quantitats d’energia que, actualment, són difícils d’imaginar.

Actualment, però, només existeixen uns quants sistemes de làser que puguin fer aquesta funció, i es troben en algunes instal·lacions de recerca a diverses parts del món. El més potent, precisament, s’està construint actualment a Alemanya i podria servir per continuar treballant en aquest sentit i, alhora, desenvolupar el coneixement teòric que se’n té per començar a provar si és possible abordar el repte de la fusió nuclear des d’aquest angle.

Nou comentari