Нейтроны, субатомные частицы, не имеющие электрического заряда, в настоящее время широко используются в академических и практических целях, для поиска залежей полезных ископаемых, к примеру. Одним из самых распространенных методов получения лучей протонов большой интенсивности является воздействие светом мощных лазеров на некоторые изотопы водородной группы. Атомы этих изотопов ионизируются, сталкиваются и сливаются во время реакции ядерного синтеза, испуская нейтроны.
К сожалению, такой подход не всегда эффективен, такие источники нейтронов громоздки, они потребляют достаточно большое количество энергии и требуют в качестве "топлива" достаточно дорогостоящие изотопы. Однако, объединенная группа, в состав которой вошли ученые из нескольких китайских научных учреждений, нашли новый способ получения нейтронов. В этом новом способе также используются лазеры, но по всем основным показателям он превосходит все другие имеющиеся способы минимум в 100 раз.
Новый способ заключается в нагреве лучом лазерного света капсулы с дейтерием, ядра которого сливаются, высвобождая нейтроны. Внутри капсулы протекает так называемая реакция инерциального управляемого термоядерного синтеза (inertial confinement fusion), которая отличается "необузданным нравом", моментально затухая или переходя в неуправляемый вид при любых отклонениях параметров. Китайские исследователи решили проблему нестабильности при помощи того, что получило название "сходящегося сферического плазменного синтеза". Для реализации такого принципа стабилизации исследователи использовали капсулу сферической формы, покрытую слоем золота. Внутри этой капсулы находится слой из материала, напоминающего пенопласт, поры которого заполнены дейтерием. Лучи лазерного света "запускаются" внутрь капсулы сквозь сетку крошечных отверстий во внешнем золотом покрытии.
Проникающие внутрь капсулы лучи лазерного света провоцируют реакцию ядерного синтеза, в результате чего получаются нейтроны, беспрепятственно выходящие наружу через стенки капсулы и слой золотого покрытия. Китайские исследователи, испытывая новую технологию, использовали серию импульсов лазерного света, в каждом из которых заключалось по 6.3 килоджоуля энергии. Согласно проведенным измерениям, каждый из импульсов "порождал" около 1 миллиарда нейтронов, что приблизительно в 100 раз больше, чем можно получить другими способами при сопоставимых энергетических затратах.
Исследователи полагают, что если наполнить капсулу-мишень смесью дейтерия и трития в определенных пропорциях, то можно добиться увеличения количества нейтронов на выходе еще в тысячу раз. Кроме этого, метод сходящегося сферического плазменного синтеза, при определенной модификации, позволит получать не только нейтроны, но и потоки субатомных частиц других типов.