วัตถุระหว่างดวงดาว 3I/ATLAS ที่มีปริมาณดิวทีเรียมสูงทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์

การค้นพบดิวทีเรียมในปริมาณมากผิดปกติในวัตถุระหว่างดวงดาว ทำให้เกิดคำถามคลาสสิกในฟิสิกส์นิวเคลียร์ขึ้นมาอีกครั้ง: เป็นไปได้ไหมที่จะกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิวชัน วัตถุ 3I/ATLAS ที่ระบุเมื่อไม่กี่สัปดาห์ก่อน มีความเข้มข้นของดิวเทอเรียมสูงกว่าค่าเฉลี่ยจักรวาลถึงพันเท่า ทำให้เกิดการอภิปรายกันอีกครั้งในสมัยโครงการแมนฮัตตัน

นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่า 3I/ATLAS มีอัตราส่วนดิวทีเรียม-ไฮโดรเจนอยู่ที่ 3.31% ในโมเลกุลมีเทน ซึ่งถือเป็นค่าที่ไม่ธรรมดาเมื่อเปรียบเทียบกับมาตรฐานในจักรวาล เพื่อจุดประสงค์ในการเปรียบเทียบ น้ำที่อยู่ในวัตถุจะมีอัตราส่วนดิวทีเรียม 1 ตัวต่อไฮโดรเจน 100 อะตอม โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์นี้ทำให้เกิดคำถามทางทฤษฎี: ภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความหนาแน่นที่รุนแรง เชื้อเพลิงที่มีอยู่มากมายนี้สามารถสนับสนุนปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่ยั่งยืนในตัวเองได้หรือไม่

ประวัติความเป็นมาของความกังวลในยุคนิวเคลียร์

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 นักฟิสิกส์ เอ็ดเวิร์ด เทลเลอร์คาดเดาถึงความเป็นไปได้ที่ลูกไฟจากระเบิดปรมาณูอาจทำให้ชั้นบรรยากาศของโลกร้อนจนจุดติดไฟนิวเคลียสของไนโตรเจน Hans Bethe ตอบสนองด้วยการคำนวณที่แสดงให้เห็นถึงความไม่น่าจะเป็นไปได้ของสถานการณ์นี้เนื่องจากการสูญเสียรังสี รายงานเมื่อปี 1946 ซึ่งลงนามโดยโคโนปินสกี้ มาร์วิน และเทลเลอร์ ได้ตัดความเสี่ยงอย่างเป็นทางการของการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบลูกโซ่ที่แพร่กระจายตัวเองในชั้นบรรยากาศหรือในมหาสมุทร

แม้จะเรียนจบแล้ว ความกลัวก็ยังคงมีอยู่ ในระหว่างโครงการทดสอบนิวเคลียร์ของสหรัฐอเมริกา นักวิทยาศาสตร์แสดงความกังวลเกี่ยวกับความเป็นไปได้ที่การระเบิดของระเบิดไฮโดรเจนใต้น้ำอาจจุดชนวนอะตอมออกซิเจนในน้ำได้ ข้อมูลทางทฤษฎีและการทดลองที่รวบรวมมานานหลายทศวรรษได้บรรเทาความกังวลเหล่านี้ลงเรื่อยๆ แต่ไม่เคยขจัดความกังวลเหล่านี้ออกจากวาทกรรมทางวิทยาศาสตร์เลย

บทบาทของดิวทีเรียมในระเบิดไฮโดรเจน

ในปีพ.ศ. 2491 โคโนปินสกี้และเทลเลอร์ได้ตีพิมพ์การทำนายทางทฤษฎีครั้งแรกเกี่ยวกับความน่าจะเป็นที่จะเกิดการหลอมรวมของนิวเคลียสดิวทีเรียม 2 ชนิดเป็นเชื้อเพลิงสำหรับอาวุธนิวเคลียร์ การคำนวณของเขาเป็นพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับการพัฒนาระเบิดไฮโดรเจนในสองขั้นตอน ระยะแรก การระเบิดพลูโทเนียมทำให้เกิดอุณหภูมิและความหนาแน่นที่รุนแรง ประการที่สอง สภาวะเหล่านี้จะกระตุ้นให้เกิดการหลอมรวมของเชื้อเพลิงดิวทีเรียม

ดิวทีเรียมซึ่งเป็นไอโซโทปหนักของไฮโดรเจน ได้กลายเป็นศูนย์กลางของวิศวกรรมอาวุธแสนสาหัส ชุมชนวิทยาศาสตร์รอบๆ Teller ตระหนักถึงศักยภาพในการทำลายล้างของมัน ในขณะเดียวกัน การศึกษาดิวเทอเรียมฟิวชั่นได้เปิดช่องทางใหม่สำหรับฟิสิกส์ดาราศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการทำความเข้าใจว่าดาวฤกษ์มวลต่ำสามารถส่องแสงผ่านกระบวนการฟิวชันได้อย่างไร

สถานการณ์สมมติด้วย 3I/ATLAS

ปัญหาปัจจุบันไม่ได้เป็นเพียงทฤษฎีเท่านั้น ทศวรรษหลังจากโครงการแมนฮัตตัน เทลเลอร์เสนอแผนป้องกันดาวเคราะห์: การระเบิดอุปกรณ์นิวเคลียร์ที่ทำจากทีเอ็นทีหนึ่งกิกะตันภายในดาวเคราะห์น้อยในเส้นทางชนกับโลก ข้อเสนอนี้เกิดขึ้นหลังจากการชนของดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 บนดาวพฤหัสเมื่อปี พ.ศ. 2537 ซึ่งเน้นย้ำถึงความเสี่ยงที่แท้จริงที่จะเกิดภัยพิบัติ

Leia Também

RJ Barrett เน้นย้ำวิวัฒนาการการป้องกันก่อนเกมที่ 5 กับ Cavaliers

นักวิจัยสนับสนุนข้อมูลยูเอฟโอที่เป็นประโยชน์มากกว่าการวิเคราะห์รายงาน

พระเจ้าชาร์ลส์และพระราชินีคามิลลาเสด็จเยือนนิวยอร์กพร้อมกับงานกาล่าที่ร็อคกี้เฟลเลอร์เซ็นเตอร์

หาก 3I/ATLAS อยู่ในวิถีการกระแทกและมนุษยชาติใช้กลยุทธ์ของ Teller ซึ่งทำให้เกิดประจุนิวเคลียร์ในใจกลาง จะมีความเสี่ยงที่การระเบิดจะจุดชนวนแกนกลางที่อุดมด้วยดิวทีเรียมของวัตถุหรือไม่ นักวิทยาศาสตร์คำนวณมวลขั้นต่ำของ 3I/ATLAS ที่ 160 ล้านเมตริกตัน

ถ้าพลังงานศักย์ฟิวชันทั้งหมดของดิวทีเรียมที่มีอยู่ในวัตถุถูกปล่อยออกมา ผลการระเบิดของนิวเคลียร์จะเทียบเท่ากับ TNT 10 เทราตัน ค่านี้มากกว่าการระเบิดนิวเคลียร์ครั้งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ประมาณ 200,000 เท่า นั่นคือระเบิดซาร์โซเวียต ซึ่งปล่อยระเบิดออกมาประมาณ 50 เมกะตันเมื่อวันที่ 30 ตุลาคม พ.ศ. 2504

การวิเคราะห์ความน่าจะเป็นและผลกระทบในอนาคต

คำถามหลักยังคงเปิดกว้างจากจุดยืนเชิงปฏิบัติ แม้ว่าการคำนวณของเบเธจะแสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาลูกโซ่ในชั้นบรรยากาศโลกไม่น่าเป็นไปได้อย่างยิ่ง แต่ไม่มีการวิเคราะห์อย่างเป็นทางการใดที่กล่าวถึงสถานการณ์ของวัตถุระหว่างดาวที่มีดิวทีเรียมอยู่เป็นจำนวนมากภายใต้การทิ้งระเบิดนิวเคลียร์เข้มข้น

นักวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการศึกษา 3I/ATLAS เน้นย้ำว่า แม้ว่าความเข้มข้นที่ผิดปกติของดิวเทอเรียมจะเป็นข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่มั่นคง เงื่อนไขที่จำเป็นในการเริ่มต้นปฏิกิริยาฟิวชันอย่างยั่งยืนในตัวเองนั้นเกี่ยวข้องกับตัวแปรที่นอกเหนือไปจากองค์ประกอบทางเคมีธรรมดาๆ:

• อุณหภูมิการติดไฟขั้นต่ำ
• ความหนาแน่นของวัสดุที่สำคัญ
• การกักขังทางแม่เหล็กหรือแรงเฉื่อย
• การสูญเสียพลังงานเนื่องจากการแผ่รังสี
• มาตราส่วนเวลาปฏิกิริยา

ผู้เชี่ยวชาญเน้นย้ำว่าสถานการณ์ของปฏิกิริยาลูกโซ่ภัยพิบัติยังคงอยู่ในขอบเขตของการเก็งกำไรทางวิทยาศาสตร์ อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของ 3I/ATLAS เป็นห้องปฏิบัติการตามธรรมชาติที่มีความเข้มข้นของดิวเทอเรียมสูงเปิดช่องทางใหม่สำหรับการทดสอบทางทฤษฎีและการปรับแต่งแบบจำลองนิวเคลียร์ฟิวชัน ทั้งเพื่อการป้องกันดาวเคราะห์และพลังงานสะอาด

การค้นพบนี้เน้นย้ำถึงความจริงที่ยั่งยืนของฟิสิกส์ กล่าวคือ ธรรมชาติสามารถกำหนดโครงร่างที่ท้าทายสมมติฐานก่อนหน้านี้ได้เสมอ จักรวาลยังคงเสนอสถานการณ์ที่ทดสอบขีดจำกัดของความรู้ที่รวบรวมไว้