Компания Marathon Fusion утверждает, что может превратить ртуть в золото, одновременно создавая чистую энергию с помощью ядерного синтеза в токамак-реакторе. Они говорят, что этот процесс позволит производить 2 метрические тонны золота на гигаватт тепловой мощности в год, согласно их симуляциям.
Превращение ртути в золото
Алхимики Средневековья мечтали превратить обычные металлы в золото, но возможно ли это? Физические принципы, необходимые для объяснения того, как один элемент превращается в другой, хорошо изучены и используются в течение десятилетий в ускорителях и коллайдерах, которые сталкивают субатомные частицы.
Наиболее заметным современным примером является Большой адронный коллайдер в ЦЕРН, расположенном в Женеве. Однако затраты на получение золота таким способом огромны, а объёмы получаемого золота мизерны. Например, эксперимент Alice в ЦЕРН оценил, что за четыре года работы было произведено всего 29 пикограмм золота.
Калифорнийская стартап-компания Marathon Fusion предложила совершенно иной подход: использовать радиоактивность от нейтронов в ядерном термоядерном реакторе для преобразования одной формы ртути в другую, называемую ртутью-197. Затем она распадается до стабильной формы золота: золота-197.
Процесс превращения
Этот процесс включает бомбардировку изотопа ртути-198 нейтронами, что приводит к созданию радиоактивного изотопа ртути-197, который впоследствии распадается до единственного стабильного изотопа золота. Для этого требуются нейтроны с энергией выше 6 миллионов электронвольт.
Чтобы разработать свои оценки, Marathon Fusion использовала «цифровой двойник» термоядерного реактора — компьютерную модель, которая имитирует физику термоядерной реакции и возникающие радиоактивные процессы. Однако для подтверждения этой модели необходимо провести испытания на реальном коммерческом термоядерном реакторе, которых в настоящее время не существует.
Препятствия и перспективы
Перед учёными стоит множество задач, которые необходимо преодолеть, прежде чем они смогут создать коммерческий термоядерный реактор. Это включает в себя создание новых материалов для его строительства, понимание науки, необходимой для непрерывной выработки энергии, и разработку систем искусственного интеллекта, которые могут помочь поддерживать реакцию термоядерного синтеза.
Пока что это остаётся привлекательным предложением на бумаге, но до начала новой калифорнийской золотой лихорадки ещё далеко.
Создание сложных магнитных текстур
Команда исследователей из Института Макса Борна и сотрудничающих учреждений разработала надёжный метод создания сложных магнитных текстур, известных как скирмионные мешки, в тонких ферромагнитных плёнках.
Магнитные скирмионы
Магнитные скирмионы — это нанометровые стабильные вихри намагничивания с многообещающими приложениями в спинтронике и хранении данных. Их простейшие формы были тщательно изучены и имеют круглую форму, где спины вращаются на 180° от внешней стороны к внутренней в тонкой магнитной плёнке.
Более сложные конфигурации включают так называемый скирмиониум, где спины вращаются на 360°, а спины в центре скирмиониума имеют ту же ориентацию, что и снаружи, что приводит к кольцевой структуре. Примечательно, что эта кольцевая структура может быть снова заполнена скирмионами, что приводит к целевому скирмиону для одного скирмиона внутри кольца и скирмионным мешкам для нескольких скирмионов внутри.
В новом исследовании, опубликованном в Advanced Materials, исследовательская группа демонстрирует, как наномасштабные модификации магнитных свойств материала, внесённые с помощью сфокусированных гелиево-ионных пучков, могут способствовать генерации этих более сложных текстур. Эти локальные модификации анизотропии разработаны таким образом, что желаемые структуры могут быть сформированы выборочно с помощью одиночных сверхбыстрых лазерных импульсов.
Исследователи демонстрируют генерацию множества скирмионных мешков, от пустого скирмиониума до мешков, заполненных четырьмя скирмионами. Они показали, что генерация скирмионных мешков, запускаемая одиночными лазерными импульсами, имеет значительно более высокий коэффициент успешности по сравнению с подходом, основанным исключительно на магнитном поле.
Повторяющаяся и последовательная генерация таких текстур является ключевой предпосылкой для изучения динамики более сложных скирмионов в будущих экспериментах с временным разрешением. Эта работа предлагает практический путь для изучения и использования сложных состояний скирмионов в тонкоплёночных материалах, что является важным шагом на пути к будущим спинтроническим устройствам, использующим топологический контроль на наноуровне.
are vast, and the quantities generated are minuscule.”,”For example, Cern’s Alice experiment estimated it produced only 29 picograms of gold while operating over four years. At that rate, it would take hundreds of times the lifetime of the universe to make a troy ounce of gold.”,”The Californian startup company Marathon Fusion has proposed a very different approach: to use the radioactivity from neutron particles in a nuclear fusion reactor to transform one form of mercury into another, called mercury-197.”,”This then decays into a stable form of gold: gold-197. This process of particle decay is where one subatomic particle spontaneously transforms into two or more lighter particles. The team from Marathon Fusion estimates that a fusion power plant could produce several tonnes of gold per gigawatt of thermal power in a single year of operation.”,”Bombarding the isotope mercury-198 with neutrons leads to the creation of the radioactive isotope mercury-197—which subsequently decays to the only stable isotope of gold.”,”The key is to have energetic enough neutrons to trigger the mercury decay sequence. If this could be made to work, then it is an interesting idea. But whether it could make a tidy profit is another matter.”,”To do this, a large neutron flux (a measure of the intensity of neutron radiation) is required. This can be generated using a standard fuel mix for fusion reactors, deuterium and tritium (both of which are forms of hydrogen), to create energy in the plasma of a fusion reactor.”,”Neutrons penetrate material easily and scatter off the nuclei (cores) in atoms, slowing down as they do so. Neutrons with energies above 6 million electron volts are required to transform mercury-198 into gold.”,”To come up with its estimates, Marathon Fusion has been using a fusion reactor’s \”digital twin\”—a computer model that simulates the physics of the fusion reaction and the resulting radioactive processes. A limitation of this type of work is that the digital twin needs to be validated against a real commercial fusion reactor—but none currently exist.”,”There are many challenges to overcome before scientists can realize a commercial fusion reactor. These include the creation of new materials for its construction, and understanding the science required both to operate the system to continuously extract power, and to develop AI systems that can help keep the plasma fusion reaction running.”,”Even some of the most advanced fusion experiments, such as the UK-based JET (Joint European Torus) project, could only generate relatively small amounts of energy. However, researchers in the UK have devised a new way to shrink the size of fusion reactors by changing the way the exhaust plasma is controlled. A prototype of this novel fusion reactor concept, called Spherical Tokomak for Energy Production (Step), aims to be ready by 2040.”,”On paper, it is possible to make gold from mercury in a fusion reactor. However, until commercial fusion reactors are realized, the assumptions used by Marathon Fusion in its digital twin studies will remain untested.”,”Furthermore, any gold produced at a fusion reactor would initially be radioactive, meaning it would be classified as radioactive waste—and thus need to be managed for quite some time after production.”,”As nuclear and particle physicists know well, it is very easy to forget to include important physical effects and critical details when creating a digital twin of an experiment. But while the processing of that waste into usable forms of pure gold would be a further challenge to address, it will not necessarily deter long-term investors.”,”For now, this remains an attractive proposition on paper—but we’re still some way off from kickstarting a new kind of Californian gold rush.”,”\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tProvided by\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tThe Conversation\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t”,”\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.![\"The](\"https://counter.theconversation.com/content/261891/count.gif?distributor=republish-lightbox-advanced\")
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t “,”\n\t\t\t\t\t\t\tMore from High Energy, Nuclear, Particle Physics\n\t\t\t\t\t\t “]’>Источник