Интернациональная группа ученых, возглавляемая специалистами из американского Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California, San Diego) и компании General Atomics, разработала новый, более эффективный метод запуска ядерной реакции синтеза, который приблизил ученых к созданию термоядерного реактора.

Реакции ядерного синтеза, ответственные за выделение большей части энергии в недрах звезд, представляют собой физический процесс, при котором ядра легких элементов объединяются в ядра более тяжелых. Этот процесс сопровождается выделением колоссального количества энергии, поэтому осуществление реакции в контролируемых условиях способно подарить человечеству мощный и при этом экологический чистый источник энергии.
 
Для проведения термоядерной реакции требуется одновременно сжать и разогреть некоторый объем топлива, которое чаще всего состоит из двух компонентов — дейтерия и трития. Нижний порог температуры протекания термоядерной реакции равен примерно 11 млн градусов по Кельвину, хотя на практике требуется разогреть вещество еще сильнее, удерживая его при этом в рамках очень ограниченного объема, чтобы оно не разлетелось — только в этом случае ядра атомов вещества, находящегося в состоянии плазмы, сблизятся настолько, чтобы начать сливаться.
 
Существуют несколько теоретических способов запуска термоядерной реакции, один из которых носит название инерциального управляемого термоядерного синтеза. Он предполагает использование сверхкоротких лазерных импульсов сначала для сжатия вещества, а затем для его разогрева. Этот метод является наименее энергетически затратным, но сопряжен с рядом трудностей, одной из которых является задача доставки достаточного количества энергии лазера в область с наибольшей плотностью вещества.
 
Для решения этой задачи физики придумали способ отслеживания распределения энергии в сжатой плазме при воздействии на нее лазера высокой интенсивности, который и разогревает вещество. Для этого ученые покрыли мельчайшими частичками меди пластиковую капсулу, в которой изначально содержится топливо. Лазерный импульс вызывает появление в плазме быстрых электронов, которые, сталкиваясь с частичками меди, заставляют их излучать в рентгеновском диапазоне. Это рентгеновское излучение регистрируется исследователями, а карта его распределения отражает распределение энергии лазера в плазме.
 
Проведя серию экспериментов, физики установили, в каких областях сосредотачивается наибольшее количество энергии лазера, и сумели увеличить его КПД до 7% — это примерно в четыре раза больше, чем удавалось исследователям в прошлых экспериментах. Теоретически показатель можно увеличить до 15% — этим физики займутся в последующих опытах по применению данной технологии.