science >> Wetenschap > >> Astronomie

Kunnen wetenschappers een ster op aarde maken?

In het centrum van ons zonnestelsel bevindt zich een enorme nucleaire generator. De aarde draait rond dit enorme lichaam op een gemiddelde afstand van 93 miljoen mijl (149,6 miljoen kilometer). Het is een ster die we de zon noemen. De zon voorziet ons van de energie die nodig is voor het leven. Maar zouden wetenschappers hier op aarde een miniatuurversie kunnen maken?

Het is niet alleen mogelijk - het is al gedaan. Als je een ster ziet als een kernfusiemachine, de mensheid heeft de aard van sterren op aarde gedupliceerd. Maar deze onthulling heeft kwalificaties. De voorbeelden van fusie hier op aarde zijn op kleine schaal en duren hooguit een paar seconden.

Om te begrijpen hoe wetenschappers een ster kunnen maken, het is noodzakelijk om te leren waaruit sterren zijn gemaakt en hoe fusie werkt. De zon bestaat voor ongeveer 75 procent uit waterstof en 24 procent uit helium. Zwaardere elementen vormen het laatste percentage van de massa van de zon. De kern van de zon is intens heet - temperaturen zijn hoger dan 15 miljoen graden Kelvin (bijna 27 miljoen graden Fahrenheit of iets minder dan 15 miljoen graden Celsius).

Bij deze temperaturen de waterstofatomen absorberen zoveel energie dat ze samensmelten. Dit is geen triviale zaak. De kern van een waterstofatoom is een enkel proton. Om twee protonen samen te smelten is genoeg energie nodig om de elektromagnetische kracht te overwinnen. Dat komt omdat protonen positief geladen zijn. Als je bekend bent met magneten, je weet dat soortgelijke ladingen elkaar afstoten. Maar als je genoeg energie hebt om deze kracht te overwinnen, je kunt de twee kernen samensmelten tot één.

Wat je overhoudt na deze eerste fusie is: deuterium , een isotoop van waterstof. Het is een atoom met één proton en één neutron. Door deuterium te fuseren met waterstof ontstaat helium-3. Door twee helium-3-atomen samen te smelten, ontstaan helium-4 en twee waterstofatomen. Als je dat allemaal afbreekt, het betekent in wezen dat vier waterstofatomen samensmelten om een enkel helium-4-atoom te creëren.

Hier komt energie om de hoek kijken. Een helium-4-atoom heeft samen minder massa dan vier waterstofatomen. Dus waar gaat die extra massa heen? Het wordt omgezet in energie. En zoals de beroemde vergelijking van Einstein ons vertelt, energie is gelijk aan de massa van een voorwerp maal de lichtsnelheid in het kwadraat. Dat betekent dat de massa van het kleinste deeltje gelijk staat aan een enorme hoeveelheid energie.

Dus hoe kunnen wetenschappers een ster creëren?