Intérieur solaire © 2010 HowStuffWorks.com Au centre de notre système solaire se trouve un énorme générateur nucléaire. La Terre tourne autour de ce corps massif à une distance moyenne de 93 millions de miles (149,6 millions de kilomètres). C'est une étoile que nous appelons le soleil. Le soleil nous fournit l'énergie nécessaire à la vie. Mais les scientifiques pourraient-ils créer une version miniaturisée ici sur Terre ?
Ce n'est pas seulement possible, c'est déjà fait. Si vous pensez à une étoile comme une machine à fusion nucléaire, l'humanité a dupliqué la nature des étoiles sur Terre. Mais cette révélation a des qualificatifs. Les exemples de fusion ici sur Terre sont à petite échelle et ne durent que quelques secondes tout au plus.
Pour comprendre comment les scientifiques peuvent fabriquer une étoile, il est nécessaire d'apprendre de quoi sont faites les étoiles et comment fonctionne la fusion. Le soleil contient environ 75 pour cent d'hydrogène et 24 pour cent d'hélium. Les éléments les plus lourds constituent le dernier pourcentage de la masse solaire. Le noyau du soleil est extrêmement chaud - les températures sont supérieures à 15 millions de degrés Kelvin (près de 27 millions de degrés Fahrenheit ou un peu moins de 15 millions de degrés Celsius).
A ces températures, les atomes d'hydrogène absorbent tellement d'énergie qu'ils fusionnent. Ce n'est pas une question triviale. Le noyau d'un atome d'hydrogène est un seul proton. Fusionner deux protons ensemble nécessite suffisamment d'énergie pour vaincre la force électromagnétique. C'est parce que les protons sont chargés positivement. Si vous connaissez les aimants, vous savez que des charges similaires se repoussent. Mais si vous avez assez d'énergie pour vaincre cette force, vous pouvez fusionner les deux noyaux en un seul.
Ce qui vous reste après cette fusion initiale est deutérium , un isotope de l'hydrogène. C'est un atome avec un proton et un neutron. La fusion du deutérium et de l'hydrogène crée de l'hélium-3. La fusion de deux atomes d'hélium-3 crée de l'hélium-4 et deux atomes d'hydrogène. Si tu décomposes tout ça, cela signifie essentiellement que quatre atomes d'hydrogène fusionnent pour créer un seul atome d'hélium-4.
C'est ici que l'énergie entre en jeu. Un atome d'hélium-4 a une masse inférieure à quatre atomes d'hydrogène collectivement. Alors, où va cette masse supplémentaire ? Il est converti en énergie. Et comme nous le dit la célèbre équation d'Einstein, l'énergie est égale à la masse d'un objet multipliée par la vitesse de la lumière au carré. Cela signifie que la masse de la plus petite particule équivaut à une énorme quantité d'énergie.
Alors, comment les scientifiques peuvent-ils créer une étoile ?
Le réacteur de fusion National Spherical Torus Experiment au Laboratoire de physique des plasmas de l'Université de Princeton. AP Photo/Laboratoire de physique des plasmas de l'Université de Princeton Créer suffisamment d'énergie pour vaincre la force électromagnétique n'est pas facile, mais les États-Unis ont réussi à le faire le 1er novembre. 1952. C'est alors qu'Ivy Mike, la première bombe à hydrogène au monde, a explosé sur l'île Elugelab. La bombe avait deux étages. La première étape était une bombe à fission. Fission est le processus de division d'un noyau. C'est le type de bombe que les États-Unis ont utilisé sur Nagasaki et Hiroshima pour mettre fin à la Seconde Guerre mondiale.
L'élément bombe à fission d'Ivy Mike était nécessaire pour créer la quantité massive d'énergie nécessaire pour surmonter la force électromagnétique de l'hydrogène pour le fusionner en hélium. La chaleur de l'explosion initiale transférée à travers l'enveloppe en plomb de la bombe à un flacon contenant du deutérium liquide. Une tige de plutonium à l'intérieur du ballon a servi d'allumage pour la réaction de fusion.
L'explosion qui en a résulté était de 10,4 mégatonnes. Il a complètement effacé l'île, laissant derrière lui un cratère de 164 pieds de profondeur (près de 50 mètres) et de 1,2 miles (1,9 km) de diamètre [source :Brookings Institution]. Pendant un bref instant, l'homme avait exploité le pouvoir des étoiles pour créer une arme d'un immense pouvoir. L'ère thermonucléaire avait commencé.
Des laboratoires du monde entier tentent maintenant de trouver un moyen d'exploiter la fusion comme source d'énergie. S'ils peuvent trouver un moyen de créer des réactions durables et contrôlables, les scientifiques pourraient utiliser la fusion pour fournir des quantités massives d'énergie pendant des millions d'années. Le carburant ne manque pas :l'hydrogène est abondant et les océans contiennent de grandes quantités de deutérium.
Mais arriver au point où nous pouvons exploiter la fusion pour l'énergie va prendre des années de recherche et des milliards de dollars de ressources. La quantité d'énergie nécessaire pour initier la fusion couplée à la chaleur intense créée par l'événement rend difficile la construction d'une installation capable de contenir une réaction. Certains scientifiques envisagent les lasers massifs comme un moyen de déclencher un événement de fusion. D'autres explorent des options avec le plasma - le quatrième état de la matière. Mais personne n'a encore percé le secret.
Donc, nous pouvons créer une étoile sur Terre - au moins pour une courte période. Mais il reste à voir si nous pouvons soutenir une telle création et exploiter son incroyable énergie.
Apprenez-en plus sur les étoiles et l'énergie en suivant les liens sur la page suivante.
C'est la fusion froide, BébéAlors que l'utilisation de la chaleur pour surmonter la force électromagnétique est un moyen de réaliser la fusion, certains scientifiques étudient la possibilité d'utiliser des réactions chimiques et nucléaires qui ne nécessitent pas une chaleur aussi intense. C'est appelé fusion froide . Mais la fusion froide a un problème de relations publiques - une première expérience (apparemment réussie) est devenue plus tard le sujet de ridicule et d'accusations de fraude et d'incompétence. La fusion à froid peut encore être une possibilité, mais les scientifiques devront redoubler d'efforts pour convaincre les sceptiques.
