Новозеландская компания OpenStar была основана Рату Матаирой (Ratu Mataira) в 2021 году в его квартире в Веллингтоне. А теперь стартап сообщил, что смог создать и удерживать плазменное облако температурой около 300 000 °С в течение 20 секунд в своём экспериментальном реакторе. Матаира утверждает, что вместе со своими сотрудниками добился такого результата на пути к полноценному термоядерному синтезу за два года, потратив менее $10 млн.

Один из элементов реактора. Источник изображения: OpenStar

Для ядерного синтеза требуются гораздо более высокие температуры, но OpenStar подчёркивает оригинальную масштабируемую конструкцию реактора, пригодную для коммерциализации. Перспектива термоядерного синтеза, при котором изотопы водорода сталкиваются внутри плазмы, высвобождая огромные объёмы энергии, манила исследователей на протяжении десятилетий.

Источник изображений: ft.com

В последние годы значительное финансирование направлялось на стартапы в области термоядерного синтеза — инвесторы делают ставку на то, что этот процесс может обеспечить дешёвую, экологически чистую энергию. Однако технология всё ещё находится в стадии разработки, и эксперты пока не называют сроков её коммерческого успеха.

Несколько других проектов термоядерного синтеза, включая ITER во Франции, китайский испытательный реактор Fusion Engineering и JT-60SA в Японии, используют конструкцию «токамака», впервые разработанную советскими учёными в 1950-х годах. Устройство формирует облако плазмы внутри камеры в форме пончика, удерживаемое мощными внешними магнитами.

Матаира утверждает, что в своей конструкции реактора ему удалось «вывернуть конструкцию токамака наизнанку». Вместо внешних магнитов он использовал левитирующий высокотемпературный сверхпроводящий магнит, расположенный внутри перегретой плазмы. Плазма удерживается внутри вакуумной камеры в пределах силовых линий магнита с севера на юг.

«Основная инженерная задача заключается в том, как заставить магнит, окружённый плазмой, работать достаточно долго», — сообщил Матаира. Сейчас левитирующий магнит работает от батареи, которая требует подзарядки через 80 минут.

Такая конструкция реактора впервые была разработана учёными Массачусетского технологического института. По мнению Матаиры она лучше масштабируется, чем реакторы токамак, потому что её легче модифицировать. «Строительство токамака похоже на строительство корабля в бутылке, — пояснил Матаира. — Каждое принятое решение по проектированию влияет на все остальные системы».

Деннис Уайт (Dennis Whyte), профессор Массачусетского технологического института и соучредитель американской компании Commonwealth Fusion Systems, занимающейся термоядерным синтезом, заявил, что он «в восторге» от построенного OpenStar реактора. По его мнению, «это добавляет захватывающую возможность к разнообразным подходам к термоядерному синтезу».

Глава OpenStar ожидает, что термоядерный синтез уже через шесть лет может стать коммерческой технологией. «Мы с энтузиазмом относимся к термоядерному синтезу, так как он может способствовать декарбонизации энергетического сектора, а для этого существует огромный дефицит времени», — сказал Матаира.

Стоит отметить, что ещё в 1987 году Новая Зеландия приняла закон о создании безъядерной зоны в своих территориальных морских, сухопутных и воздушных пространствах. В стране нет атомных электростанций. Однако Матаира утверждает, что исследования OpenStar соответствуют законам страны о радиационной безопасности. Он уверен, что общественность осознает различие между ядерным делением и термоядерным синтезом, который не создаёт радиоактивных отходов.

На сегодняшний день стартап финансируется локальными новозеландскими инвесторами, но планирует в первом квартале 2025 года привлечь от $500 млн до $1 млрд.

Магнитная левитация широко используется для скольжения без трения в игрушках, приборах, фурнитуре и даже в поездах (маглевах). Но всё это работает от внешних источников питания и иногда очень мощных, если мы говорим о сверхпроводящих магнитах для левитирующих поездов. С постоянными магнитами чуть проще, но там свои ограничения. Учёные из Японии попытались соединить оба магнитных эффекта в одном устройстве и кое-что из этого вышло.

Источник изображений: OIST

Для своего исследования учёные из Окинавского института науки и технологий (OIST) взяли обычный графит. Этот материал известен своими диамагнитными свойствами. Он может приобретать намагниченность в наведённом магнитном поле и благодаря ей на некоторое время приобретает способность левитировать над магнитами. Это свойство появляется вместе с возникновением вихревых токов в материале. Правда, эти токи быстро иссякают ввиду высокой проводимости графита, но это оказалось поправимо.

Материал под электронным микроскопом (зелёный — это оксид кремния вокруг графита)

Японцы заключили крупицы графита в оболочку из оксида кремния, который является отличным диэлектриком. Затем они с помощью воска создали из таких крупинок пластинки площадью по 1 см². Придав площадкам намагниченность, им создали условия для левитации над постоянными магнитами. Благодаря хорошей токоизоляции крупинок графита в материале, вихревые токи в них долго не затухали, обеспечивая образцам достаточно длительную левитацию без внешней подпитки.

В поездах на магнитных подушках подобный материал вряд ли появится. Всё-таки, там другой уровень энергии и мощностей. Но эта технология может найти применение в датчиках — силы, ускорения и других. Возможны даже датчики с обратной связью, хотя в этих случаях придётся использовать питание. Зато этим можно будет увеличить чувствительность измерений вплоть до использования в квантовых системах, уверены учёные.

Создатель видео из Пекинского университета науки и технологий (USTB), демонстрирующего левитацию сверхпроводника LK-99, признался в обмане и удалил ролик. Другими словами, на видео не демонстрировалась левитация немагнитного материала в магнитном поле в нормальных условиях. Несмотря на это, вопросы о подлинности свойств LK-99 остаются открытыми.

Источник изображения: Hyun-Tak Kim

Скандальное видео, которое якобы демонстрировало сверхпроводящие свойства, а именно эффект Мейсснера (левитацию в магнитном поле), материала под названием LK-99 при комнатной температуре, вызвало множество дискуссий в научном сообществе. Однако автор ролика, размещённого на платформе Billibilli, признал, что его видео — подделка. В ролике показан маленький чёрный объект, который, казалось, левитирует, следуя за магнитом. По словам автора, его целью было привлечь внимание к себе, используя гипотезу о свойствах LK-99.

Тем не менее стоит отметить, что в Сети существуют ещё по крайней мере два видео с демонстрацией левитации LK-99, которые пока не были опровергнуты. Эти ролики были сняты в Хуачжунском университете науки и технологий (HUST) и Уханьском университете (WHU).

Каждый раз, когда появляется информация о потенциально революционном открытии, таком как «мы нашли первый в мире сверхпроводник, работающий при комнатной температуре», она вызывает множество дискуссий и споров. Важно понимать, что вопрос о том, является ли LK-99 настоящим сверхпроводником, до сих пор не разрешён.

Научное сообщество часто сталкивается с проблемой проверки достоверности информации, распространяемой через социальные сети. Даже при строгом научном подходе сложно отсеивать информационный шум, особенно когда речь идёт о таких сложных областях, как квантовая физика.

Стоит также упомянуть, что статья корейских учёных, которые создали LK-99 и обнаружили его сверхпроводниковые способности, до сих пор находится на этапе экспертной оценки. В прошлом уже были случаи публикации статей в авторитетных журналах, включая Nature, которые впоследствии оказались мошенническими.

Сверхпроводники представляют огромный интерес для науки из-за их потенциального влияния на различные области. Однако материаловедение — это сложное дело, и не всегда всё является таким, каким кажется на первый взгляд. Скандал вокруг видео с LK-99 стал напоминанием о том, как важно критически подходить к любой информации и проводить тщательную проверку перед тем, как делать выводы.