Trong một cuộc hành trình khám phá đầy thú vị, các nhà khoa học trên khắp thế giới đang nỗ lực không ngừng để hoàn thiện kỹ thuật hợp nhất deuterium và tritium—hai đồng vị nặng của hydro—thông qua phản ứng nhiệt hạch. Nhiên liệu DT này sẽ đóng vai trò chủ chốt tại Nhà máy Thí nghiệm Nhiệt hạch Quốc tế (ITER) ở miền nam nước Pháp, nơi sẽ trở thành lò phản ứng hạt nhân tiên tiến nhất thế giới khi đi vào hoạt động vào những năm 2030. Sức mạnh sản xuất năng lượng từ hai đồng vị này đã được biết đến hơn 80 năm qua.
Một trong những người đầu tiên nhắc đến những lợi ích của phản ứng DT là Emil Konopinski—một nhà khoa học người Mỹ từng tham gia Dự án Manhattan trong Thế chiến II. Tại một hội nghị vật lý ở Berkeley vào tháng 7 năm 1942, ông đã nêu ra rằng deuterium và tritium sẽ là những thành phần tốt cho một loại bom nhiệt hạch trong tương lai. Tuy nhiên, một câu hỏi lớn được đặt ra: Ý tưởng sử dụng deuterium và tritium đến từ đâu?
Đó chính là câu hỏi mà Mark Chadwick và Mark Paris từ Phòng thí nghiệm Los Alamos đã đặt ra khi họ tìm kiếm nguồn gốc của việc sử dụng nhiên liệu DT cho các phản ứng nhiệt hạch. Trong quá trình nghiên cứu, họ đã phát hiện một bản ghi âm từ năm 1986 của Konopinski, trong đó ông nhắc đến việc được truyền cảm hứng từ nghiên cứu trước chiến tranh. Qua việc rà soát tài liệu vật lý từ năm 1934 (năm phát hiện ra tritium) đến trước khi chiến tranh bắt đầu, Paris đã tìm thấy một bài báo năm 1938 của nhà vật lý kém nổi tiếng Arthur Ruhlig có tiêu đề “Tìm kiếm Tia Gamma từ Phản ứng Deuteron-Deuteron.” Ruhlig đã nghiên cứu các tương tác giữa deuterium và deuterons—tức hạt nhân của các nguyên tử deuterium—và đã ghi nhận sự xuất hiện của proton với năng lượng rất cao, có khả năng được tạo ra từ các neutron fusion deuterium-tritium thứ cấp.
Theo Chadwick và Paris, Ruhlig nhận định rằng phản ứng DT “chắc chắn là một phản ứng cực kỳ khả thi,” mặc dù bài báo này nhận được rất ít trích dẫn. Thú vị hơn nữa, khi các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng Ruhlig và Konopinski đã từng học tại Đại học Michigan và thậm chí còn chung một người hướng dẫn là George Uhlenbeck, người đã góp phần phát hiện ra spin của electron.
Với bằng chứng rõ ràng chỉ ra rằng Ruhlig có thể là người đầu tiên nêu ý tưởng về phản ứng nhiệt hạch deuterium-tritium, Chadwick, Paris và một nhóm các nhà vật lý từ Đại học Duke đã quyết định tái hiện thí nghiệm của Ruhlig để hiểu rõ hơn về những hiểu biết và vai trò của ông trong lịch sử nhiệt hạch. “Việc tái hiện thí nghiệm của ông đã giúp chúng tôi giải thích công trình của Ruhlig và hiểu rõ hơn về vai trò của ông, cũng như những kết luận mà ông đã đưa ra,” Chadwick chia sẻ trong một tuyên bố báo chí. “Diễn biến của vật lý nhiên liệu hạt nhân đã chứng minh hệ quả sâu rộng của sự sáng tạo của Arthur Ruhlig.”
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng gia tốc Tandem tại Đại học Duke để tái tạo lại thí nghiệm ban đầu của Ruhlig, công bố kết quả vào tuần trước trên tạp chí Physical Review C. Họ đã tìm thấy các phản ứng DT thứ cấp như mong đợi; mặc dù tỷ lệ những tương tác này nhỏ hơn so với ước tính ban đầu của Ruhlig, nhưng thí nghiệm đã cung cấp bằng chứng mạnh mẽ rằng các thử nghiệm ban đầu của Ruhlig có thể đánh dấu sự khởi đầu của cuộc điều tra nhân loại về phản ứng nhiệt hạch deuterium-tritium.
“Bất chấp sự không đồng nhất giữa tỷ lệ phản ứng của Ruhlig so với hiểu biết hiện đại, việc chúng tôi tái hiện thí nghiệm này không còn nghi ngờ gì nữa rằng ông ít nhất đã chính xác về mặt định tính khi nói rằng sự hợp nhất DT là ‘cực kỳ khả thi,’” Chadwick cho biết thêm. “Chúng tôi đều tự hào khi có thể đưa Arthur Ruhlig trở lại lịch sử như một đóng góp quan trọng cho những nghiên cứu đang diễn ra.”
Darren hiện đang sống tại Portland, có một chú mèo và viết hoặc biên tập về thể loại khoa học viễn tưởng cũng như cách thế giới vận hành. Nếu bạn tìm kiếm kỹ, bạn có thể tìm thấy những tác phẩm trước đây của anh ấy trên Gizmodo và Paste.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/energy/a65212099/fusion-history-ruhlig/
Một trong những người đầu tiên nhắc đến những lợi ích của phản ứng DT là Emil Konopinski—một nhà khoa học người Mỹ từng tham gia Dự án Manhattan trong Thế chiến II. Tại một hội nghị vật lý ở Berkeley vào tháng 7 năm 1942, ông đã nêu ra rằng deuterium và tritium sẽ là những thành phần tốt cho một loại bom nhiệt hạch trong tương lai. Tuy nhiên, một câu hỏi lớn được đặt ra: Ý tưởng sử dụng deuterium và tritium đến từ đâu?
Đó chính là câu hỏi mà Mark Chadwick và Mark Paris từ Phòng thí nghiệm Los Alamos đã đặt ra khi họ tìm kiếm nguồn gốc của việc sử dụng nhiên liệu DT cho các phản ứng nhiệt hạch. Trong quá trình nghiên cứu, họ đã phát hiện một bản ghi âm từ năm 1986 của Konopinski, trong đó ông nhắc đến việc được truyền cảm hứng từ nghiên cứu trước chiến tranh. Qua việc rà soát tài liệu vật lý từ năm 1934 (năm phát hiện ra tritium) đến trước khi chiến tranh bắt đầu, Paris đã tìm thấy một bài báo năm 1938 của nhà vật lý kém nổi tiếng Arthur Ruhlig có tiêu đề “Tìm kiếm Tia Gamma từ Phản ứng Deuteron-Deuteron.” Ruhlig đã nghiên cứu các tương tác giữa deuterium và deuterons—tức hạt nhân của các nguyên tử deuterium—và đã ghi nhận sự xuất hiện của proton với năng lượng rất cao, có khả năng được tạo ra từ các neutron fusion deuterium-tritium thứ cấp.
Theo Chadwick và Paris, Ruhlig nhận định rằng phản ứng DT “chắc chắn là một phản ứng cực kỳ khả thi,” mặc dù bài báo này nhận được rất ít trích dẫn. Thú vị hơn nữa, khi các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng Ruhlig và Konopinski đã từng học tại Đại học Michigan và thậm chí còn chung một người hướng dẫn là George Uhlenbeck, người đã góp phần phát hiện ra spin của electron.
Với bằng chứng rõ ràng chỉ ra rằng Ruhlig có thể là người đầu tiên nêu ý tưởng về phản ứng nhiệt hạch deuterium-tritium, Chadwick, Paris và một nhóm các nhà vật lý từ Đại học Duke đã quyết định tái hiện thí nghiệm của Ruhlig để hiểu rõ hơn về những hiểu biết và vai trò của ông trong lịch sử nhiệt hạch. “Việc tái hiện thí nghiệm của ông đã giúp chúng tôi giải thích công trình của Ruhlig và hiểu rõ hơn về vai trò của ông, cũng như những kết luận mà ông đã đưa ra,” Chadwick chia sẻ trong một tuyên bố báo chí. “Diễn biến của vật lý nhiên liệu hạt nhân đã chứng minh hệ quả sâu rộng của sự sáng tạo của Arthur Ruhlig.”
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng gia tốc Tandem tại Đại học Duke để tái tạo lại thí nghiệm ban đầu của Ruhlig, công bố kết quả vào tuần trước trên tạp chí Physical Review C. Họ đã tìm thấy các phản ứng DT thứ cấp như mong đợi; mặc dù tỷ lệ những tương tác này nhỏ hơn so với ước tính ban đầu của Ruhlig, nhưng thí nghiệm đã cung cấp bằng chứng mạnh mẽ rằng các thử nghiệm ban đầu của Ruhlig có thể đánh dấu sự khởi đầu của cuộc điều tra nhân loại về phản ứng nhiệt hạch deuterium-tritium.
“Bất chấp sự không đồng nhất giữa tỷ lệ phản ứng của Ruhlig so với hiểu biết hiện đại, việc chúng tôi tái hiện thí nghiệm này không còn nghi ngờ gì nữa rằng ông ít nhất đã chính xác về mặt định tính khi nói rằng sự hợp nhất DT là ‘cực kỳ khả thi,’” Chadwick cho biết thêm. “Chúng tôi đều tự hào khi có thể đưa Arthur Ruhlig trở lại lịch sử như một đóng góp quan trọng cho những nghiên cứu đang diễn ra.”
Darren hiện đang sống tại Portland, có một chú mèo và viết hoặc biên tập về thể loại khoa học viễn tưởng cũng như cách thế giới vận hành. Nếu bạn tìm kiếm kỹ, bạn có thể tìm thấy những tác phẩm trước đây của anh ấy trên Gizmodo và Paste.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/energy/a65212099/fusion-history-ruhlig/
