-جوزف فايس

 الاندماج النووي

انعطاف صغير عند النجوم

بدأنا فيما سبق تسلّق سلّم درجات الحرارة التي تصل إلى درجات علمنا حرارة النجوم، ويمكن الاستمرار هكذا وصولا إلى درجات عليا فعليا، وهو ما يحدث بالفعل في معجلات الجسيمات التي تطرأ فيها. خلال لحظات اصطدام وجيزة - درجات الحرارة التي كانت سائدة لدى نشأة الكون (1015 ألف للمعجل الكبير في جينيفا، سويسرا). سنبقى متواضعين في طموحنا، ففي الواقع، وفي البلازما المعرّضة لدرجات حرارة مرتفعة - بلا شك - وإن كانت أقل بكثير مما وصفنا آنفًا، تحدث ظاهرة رئيسة تقتصر على الذرات الخفيفة.

يتكون النجم بصورة أساسية من بلازما هيدروجينية، نظرا لكون الهيدروجين أخف من كلّ الذرات؛ إذ ترتطم في هذه البلازما الأيونات وتتنافر بصورة طبيعية؛ نظراً لتماثل شحناتها الكهربائية، وإذا حدث أن أدى مسار أيونين إلى التقائهما، أسفرت قوة تنافرهما عن إبطاء حركتهما، ومن ثم انحرافهما؛ فيتجنّب أحدهما الآخر قبل أن يتقاربا بصورة كبيرة. أما إذا كانت الصدمة الواقعة بين الأيونين هي صدمة مباشرة وعند معدل سرعة كافية، تقارب الأيونان إلى حدّ دخولهما حقل القوة النووية وهو حقل شديد القصر، علما أن قوة التجاذب القائمة عندئذ بين الأيونين أعظم قدرًا من قوة تنافرهما الكهربائية ونتيجة لذلك يترابط هذان الأيونان مشكلين أيونا فريدًا أثقل: يقال حينئذ إن النوى قد دمجت. هكذا، وفي النجوم الأشبه بالأفران تطهى الأجسام التي تكوننا وتكوّن هذا العالم كافة، بدءًا من الهيدروجين: والكربون، والأكسجين، والحديد، إلخ. بدأ الاندماج النووي بعد لحظات من ولادة الكون ( الانفجار العظيم The Big Bang ) ولا يزال مستمرا اليوم لضمان توليد المادة التي تشكل عالمنا ، وهناك المزيد - فإذا وزنا الأيونين قبل التصادم، ومن ثم الأيون الناجم عن الاصطدام، لاحظنا نقصا في المادة، وعلى وفق نظرية أينشتاين الشهيرة: mc² E=

فقد تحوّلت هذه المادة إلى طاقة، وعلى صعيد ملموس، يتمتع الأيون الناجم عن الاندماج النووي بسرعة تعادل عشرات أضعاف السرعة التي في الأيونين الأصليين، وهنا تكمن ميزة هذا التفاعل الرئيس؛ إذ يمكن أن يمثل اندماج ذرات الهيدروجين مصدرًا للطاقة، شريطة أن نتمكن منه تماما على الأرض.

قبل الإياب إلى أرضنا وهمومنا لنسع إلى فهم المزيد عن سر تشغيل الطبيعة لمصادر الطاقة والحرارة الهائلة التي تجسدها النجوم؛ فقد بتنا ندرك أن النجم يتشكّل من سحابة هائلة من الهيدروجين المتخلخل إلى حدّ ما؛ سحابة ستبدأ بالتقلص والانقباض ببطء بفعل قانون الجاذبية العامة، الذي يفرض تجاذب الكتل كلها تبدأ إذن ذرّات الهيدروجين بالسقوط فوق بعضها بعضا، والسقوط نحو مركز السحابة في الوقت نفسه، مما يسفر أولا عن اكتساب ذرات الهيدروجين قدرًا من السرعة، أما على صعيد ارتطام هذه الذرّات فيما بينها ، فتتحوّل هذه السرعة إلى حرارة، ويبدأ غاز الهيدروجين بالسخونة، وعند بلوغ الحرارة ارتفاعاً كافيا ، كما سبق أن ذكرنا، تندمج أيونات الهيدروجين، مولّدا هذا الاندماج أيونات الهيليوم؛ إذ ينجم هذا التفاعل عن قدر هائل من الطاقة. لنلاحظ الآن الأثر الثاني الذي لا يقل أهمية؛ إذ تمسك قوة التجاذب الناجمة عن الجاذبية العامة بالجسيمات كافة. لة، مع بعضها بعضا، وكأنّها تحصر الجسيمات؛ أي أنها تتدارك تشتتها، ومن ثم تؤمن استمرار هذه العملية. فإذا تسبب اصطدام ما أو أي ظاهرة أخرى ما بطرد جسيم ما اتخذ هذا الأخير هذه الحركة، إلا أن قوة الجاذبية ستكبح الجسيم في الوقت ذاته، وترجعه إلى حالة السقوط نحو قلب الغيمة.

ينبغي إذن تصوّر الآلية الأساسية لإنتاج الطاقة بوساطة اندماج أيونات الهيدروجين في ضوء ثلاث ركائز رئيسة، على غرار ما يحدث في النجوم، وهي مادة أساسية مكونة من ذرات خفيفة، ومبدأ تسخين هذه المادة لتبلغ درجة الحرارة الملائمة، ومبدأ حصر البلازما وتجنّب تفرّق الجسيمات، وفتور حرارتها.