Sandia National Laboratories er å bygge en skinnende ny akselerator for å studere hvordan materialer oppfører seg ved ekstreme belastninger. Og de har kalt den nye maskinen etter Thor, Norrøne tordenguden, wielder av den mektige hammer Mjolnir, og medlem av Marvel ‘ s elskede Avengers.
For år, Sandia har vært kjent for sin beryktede Z-klem-maskin, en kraftig elektrisk generator brukes i alle slags eksperimenter som involverer sjokkbølge komprimering. Når det er utlading energi, maskin produserer en intens elektromagnetisk puls (EMP) i high-energy x-ray-regimet, som i sin tur skaper en fantastisk utstilling av “buer og gnister,” fanget i dette berømte bildet:
Faktisk, Z-akselerator inspirert en tomt punkt i 2001 heist komedie Ocean ‘ s Eleven, da George Clooney er band of thieves benytter en kompakt “pinch-enhet” for å hjelpe dem med å rane en casino. I akkurat riktig øyeblikk, fiktive klype sender ut en intens elektromagnetisk puls, og dermed blacking ut kraftnettet i Las Vegas akkurat lenge nok for tyver å omgå sikkerhet systemer. Det gjorde for en morsom vri, selv om vitenskapen var ikke spesielt nøyaktig. (For all sin makt, Z-maskin produserer en ganske svak EMP.)
Som Z-maskin, Thor accelerator aksjer litt mer enn et navn med sin filmatiske inspirasjon. Det vil være 40 ganger kraftigere enn Z-maskin, men mye mindre, i stand til å produsere et magnetisk felt på ca en million atmosfærer—omtrent det presset som finnes på Jordens kjerne. Det er mindre enn 5 millioner atmosfærer Z kan produsere, men takket være sin mindre størrelse og forbedret design, Thor vil være mye mer effektiv, med mindre energitap. Og i motsetning til Z, Thor vant, krever ikke utstyr til å være nedsenket i hundrevis av tusenvis av liter trafo-olje og deionisert vann, som fungerer som isolatorer.
Z-maskinen har et par store kondensatorer. Thor er innovativ design som vil ansette hundrevis av mye mindre kondensatorer på størrelse med en skoeske, kalt “murstein.” Laboratoriet sammenligner det til hvordan datamaskin arkitektur endret seg dramatisk på 1980-tallet fra klumpete høy spenning vakuumrør, kompakt, lav-spenning solid state-brytere.
Sponset
Videre, “Det er bare lettere med Thor for å justere puls for å opprettholde solid state,” Neal Sanger, en talsmann for Sandia, fortalte Gizmodo via e-post. Sjokk materialet for mye, og det vil bli en varm væske. “Det er oppførselen til solid som er av interesse [vitenskapelig], ikke oppførselen av væsken.” De mer finstemt den resulterende puls, mer presist forskere kan utforske materiale under trykk.
Laboratoriet vil være fullført to mellomliggende “det første lys” maskiner i år: Thor 24 og Thor 48, 24 og 48 murstein, henholdsvis. Full-drevet Thor 144 ennå ikke har en fast sluttdato. Det vil avhenge av finansiering og hvor godt de mindre maskinene utføre i sin test kjører, i henhold til Sangeren.
Thor kan også føre til mer rimelige og kompakte maskiner ved andre institusjoner. Laboratoriet er “å arbeide for å komme opp med enkle design som andre kan bruke, montere [dem] med off-the-sokkel deler, uten behov for kostbare olje og vann bad eller komplekse brytere,” sa Sangeren. Dette frigjør forskere fra å måtte planlegge dyrebare “bredde tid” på nettstedet for sine eksperimenter. “Vitenskap kan utvikle seg raskere fordi flere maskiner, selv om mindre kraftig, ville gjøre det mulig for forskere ved universiteter og andre laboratorier også til å gjennomføre avanserte materialer fysikk-eksperimenter,” Stygar sa.
Flere institusjoner har allerede uttrykt interesse. Det betyr ikke at Sandia er å komme inn til akselerator produksjon virksomheten. (De vil overlate til Tony Stark.) Men, når laboratoriet har bygget noen Thor maskiner og raffinert teknologi, “Vi ville bli veldig glad hvis en dag snart Thor-konseptet ble kommersialisert av privat industri,” Sandia manager Bill Stygar fortalte Gizmodo.
I et eget papir siste året, Stygar og co-forfattere utforsket det nye designet er mulighetene for å bygge treghet i fangenskap fusion maskiner. En maskin med 59,400 murstein bør være tilstrekkelig for å oppnå termonukleære tenning, i henhold til Stygar. En maskin med 162,000 mindre murstein enn de som er brukt i Thor ville være i stand (teoretisk) til å produsere like mye, eller mer, energi enn det koster å produsere. “[Det] vil i hovedsak være en Z-maskinen med strøm levert av murstein, i stedet lagres først i store kondensatorer,” Sanger forklart.
Ah, men vil Thor accelerator bli foreviget på lerretet som Z-klem? Sangeren er glade for å spekulere om mulige tomten poeng bare for moro skyld. “Kanskje utsette Supermann for å presset av sin opprinnelige Krypton, så han kan midlertidig lever livet som en vanlig mann i det miljøet?” Sangeren tenkte. “Selvfølgelig har jeg ingen idé om den nøyaktige press på Krypton, så jeg måle med min fantasi.”
Et annet tips for håpefulle manusforfattere: en Slik maskin kan brukes til å opprette diamanter og andre edelstener på billige, eller en ny type eksotisk materiale. Det ville være enda kulere om at sjokk-bølge generere prosessen kunne se noe som dette:
Referanser:
Reisman, D. B. et al. (2015) “Pulserende strøm akselerator for materiale fysikk-eksperimenter,” Fysisk Gjennomgang Spesielle Emner: Hurtigvalg og Bjelker 10:1103
Stygar, W. A. et al. (2015) “Konseptuell design av to petawatt-klasse pulserende strøm akseleratorer for høy-energi-tetthet fysikk-eksperimenter,” Fysisk Gjennomgang Spesielle Emner: Hurtigvalg og Bjelker 18:110401.
[Via Sandia National Laboratories]
Bilder: Randy Montoya/Sandia National Laboratories.