البلازما والاندماج النووي الشمسي

ما البلازما؟ وما علاقتها بكلّ من الاندماج النووي الشّمسي والكهرباء وحتى آينشتاين؟ كثيرًا ما تساءلنا عن المبدأ الفيزيائي الذي تعتمد عليه مفاعلات الاندماج النووية، وببساطة، السبب هو علاقة آينشتاين الشهيرة E=mc²

تُعرّف البلازما على أنها غاز متأيّن شبه معتدل شديد الحرارة مؤلف من إلكترونات وأيونات وبعض الجسيمات الحياديّة وهي الحالة الرابعة للمادة الأكثر طاقة (1,2).

عادةً نحصل على البلازما عن طريق تسخين الغاز إلى درجات حرارة عالية مما يسهم في تأيين ذرات المادة لذا تفقد الذرات مكوناتها(1).

تُشكّل البلازما 99.99% من إجمالي المادة المكوّنة لهذا الكون، ومن خصائصها أنها تتأثر بالحقول المغناطيسيّة والكهربائيّة، إضافة إلى كونها تُنتج عديدًا من الإشعاعات(2).

ونظرًا إلى أن الشمس كرة تتألف من بلازما الهيدروجين أساسًا، تعرف عمليّة الاندماج النووي التي تحصل في الشمس بأنها اتحاد الذرات الخفيفة لتشكيل ذرات أخرى ثقيلة بسبب درجات الحرارة العالية(3).

إذ عند تصادم ذرّات الهيدروجين فيما بينها، تندمج مُشكّلةً نوى ذرات الهيليوم، ونتيجةً لعملية الاندماج تلك تطلق الشمس كميةً هائلةً من الطاقة(3).

واندماج الهيدروجين في الشمس هو المسؤول عن 85% من الطاقة الناتجة عنها(3).

إذ تخسر الشمس من إجمالي كتلتها قرابة 600 مليون طن في كل ثانية نتيجة تفاعل اندماج (هيدروجين – هيليوم)، وتلك الخسارة في الكتلة تُحسب من علاقة آينشتاين الشهيرة "E=mc² "(3).

تؤكد العلاقة السابقة أن كتلة الشمس تتحوّل إلى عدة أشكال من الطاقة، مثل الطاقة الحرارية والطاقة الإشعاعية التي تسهم في تدفئة وإنارة كوكب الأرض(3).

أجرى العلماء دراسات من أجل الحصول على الاندماج النووي على سطح الأرض مستفيدين من عمليات الاندماج التي تحدث في الشمس، وذلك للحصول على طاقة كهربائية عن طريق تحويل طاقة الاندماج السابقة(3).

إن أحد العوائق التي تعيق عمل الباحثين هي عدم إمكانية الحصول على درجات حرارة عالية -قرابة 150 مليون درجة مئوية- يمكن عن طريقها دمج نوى نظائر الهيدروجين لتكوين نوى ذرات الهيليوم(3).

تدقيق لغوي: عبد الرحمن عطية

المصادر: