"formu�uje prawo powszechnego ci��enia i trzy prawa ruchu wyprowadza trzy prawa Keplera, nadaj�c trzeciemu prawu og�lniejsz� posta�:

konstruuje nowy typ teleskopu, zast�puj�c obiektyw soczewkowy - zwierciad�em wkl�s�ym"


Isaac Newton (1643-1727)

Urodzony w 1642 roku w Wollsthorpe, w hrabstwie Lincolnshire w Anglii. Angielski fizyk, astronom, matematyk i filozof; odkrywca prawa powszechnego ci��enia i trzy zasady dynamiki. Zmar� w 1727 roku w wieku 84 lat. Powszechnie znana jest opowie�� o spadaj�cym z drzewa jab�ku, kt�re naprowadzi�o Newtona na trop prawa powszechnego ci��enia. Ot� obserwuj�c ruch owocu dwudziestotrzyletni Newton zrozumia�, �e ta sama si�a przyci�gania ziemskiego, kt�ra �ci�gn�a jab�ko na ziemi� utrzymuje Ksi�yc na orbicie.
Gdyby nie istnia�, Ksi�yc "ulecia�by" w Kosmos. Isaac Newton wst�pi� na Uniwersytet w Cambridge maj�c 19 lat; ju� na drugim roku studi�w prowadzi� powa�ne badania naukowe. Przerwa� je na dwa lata z powodu panuj�cej w�wczas zarazy. Zainteresowania Newtona optyk� doprowadzi�y go do wykrycia interferencji �wiat�a. W 1667 roku uczony sformu�owa� teori� korpuskularno�ci �wiat�a; pierwszy rozszczepi� pryzmatem �wiat�o, uzyskuj�c barwne widmo. Jego prace nad �wiat�em pozwoli�y mu skonstruowa� teleskop zwierciadlany do obserwacji gwiazd, pierwowz�r dzisiejszych teleskop�w.
Najwi�ksze dzie�o Newtona, napisane po �acinie: Matematyczne zasady filozofii przyrody, wywar�o olbrzymi wp�yw na spos�b my�lenia uczonych, a zw�aszcza fizyk�w.
W dziele tym uczony poda� mi�dzy innymi trzy zasady dynamiki oraz prawo powszechnego ci��enia. Zawarte w nim przemy�lenia przyczyni�y si� do rozwoju fizyki, mechaniki i astronomii. W 1705 roku Newton otrzyma� tytu� szlachecki.
Przez pewien czas pe�ni� funkcj� naczelnika mennicy kr�lewskiej. S�ynny uczony by� cz�owiekiem niezwykle roztargnionym. Podobno kiedy� zaprosi� koleg� na obiad, ale oczywi�cie zapomnia� o tym i wyszed� na spacer. S�u��cy poda� kurcz� pieczone pod przykrywk�. Go�� po d�ugim oczekiwaniu sam zjad� obiad i w�o�y� ko�ci pod przykrywk�. Kiedy Newton wr�ci�, zajrza� pod przykrywk� i zdziwi� si�, �e zapomnia�, �e ju� zjad� obiad.

Aktualno�ci

Piorun kulisty - tajemnicze zjawisko
Pojawia si� nagle, zwykle podczas lub tu� po burzy. Ma kszta�t p�on�cej kuli, mieni si� jasnym, cho� nie o�lepiaj�cym �wiat�em barwy czerwonej, pomara�czowej, ��tej lub bia�ej. Rzadziej jest zielony lub b��kitny. Jest najcz�ciej wielko�ci brzoskwini lub pi�ki do koszyk�wki, cho� obserwowano te� takie o �rednicy centymetra oraz kilku metr�w. Rozpada si� po kilku lub kilkudziesi�ciu sekundach. Czasem przy tym g�o�no grzmi, jak zwyk�y piorun, a czasem nic si� nie dzieje - znika bez �ladu. Najdziwniejszy jest spos�b, w jaki si� porusza. Piorun kulisty najcz�ciej leci poziomo nad powierzchni� Ziemi, kilka metr�w na sekund�. Lubi nagle i przypadkowo zmienia� kierunki, a zdarza si�, �e zastyga na kr�tki czas w miejscu.

Relacje �wiadk�w
Piorun kulisty pojawi� si� p� metra nad powierzchni� wody, przefrun�� nad g�ow� cz�owieka, zatrzyma� si� na oko�o 30 sekund, pomkn�� do lasu, poodbija� si� od drzew jak bilardowa kula i znikn�� z pola widzenia. Kula wlecia�a do samolotu pasa�erskiego, przelecia�a bezg�o�nie nad g�owami przera�onych pasa�er�w, podzieli�a si� na dwie mniejsze kulki, kt�re si� zaraz na powr�t po��czy�y, i nie czyni�c szk�d wylecia�a z drugiej strony samolotu. Kula wielko�ci pi�ki do koszyk�wki wpad�a do samolotu i zacz�a goni� za stewardess� tam i z powrotem w przej�ciu mi�dzy siedzeniami. Piorun znikn��, zanim zd��y� w ni� trafi�.

Pr�by wyja�nienia
To tajemnicze zjawisko pr�bowano wyt�umaczy� na r�ne sposoby od niemal 150 lat. Do rozwik�ania zagadki zaprz�gano m.in. reakcje j�drowe, antymateri�, promieniowanie mikrofalowe. Niekt�rzy do dzi� utrzymuj�, �e to tylko optyczne z�udzenie, a zdaniem innych maczaj� w tym palce kosmici. Poni�ej podajemy niekt�re z teorii wyja�nienia pioruna kulistego. Jest to kula stopionego krzemu. To proces chemioluminescencyjny, a mo�e chmura cz�steczek metalu lub zwi�zk�w organicznych, odparowana uderzeniem zwyk�ego pioruna. Piorun kulisty to kula plazmy, antymaterii (nast�puje wtedy anihilacja), mikrofal czy jakiej� p�on�cej substancji. Mo�e to po prostu kula bardzo gor�cego (o temperaturze ponad 30000�C) zjonizowanego powietrza. Tak ostatnio zaproponowali Antonio F. Ranada wraz z Jose L. Trueba z madryckiego Universidad Complutense. Najwi�kszym problemem ich teorii by�o zrozumienie, jak powietrze mo�e bez zmian pozostawa� tak d�ugo bardzo gor�ce. Gor�ca kula powietrza powinna rozpr�y� si� gwa�townie, natychmiast och�odzi� i przesta� �wieci�. Poza tym powinna unie�� si� w g�r�, a nie sun�� poziomo. Zjawisko ta nadal czeka na wyja�nienie.

Ciekawostki

Powstawanie burzy
Powietrze w g�rnych warstwach atmosfery jest o wiele zimniejsze ni� przy powierzchni Ziemi. Ciep�e powietrze jest l�ejsze od zimnego, wi�c unosi si� do g�ry. W trakcie wznoszenia powietrze si� rozpr�a, a przy rozpr�aniu wszystkie gazy bardzo si� och�adzaj�. Tak wygl�da wyp�yw dwutlenku w�gla z przebitego naboju do syfonu, rozpr�aj�cy si� gaz och�adza si� tak bardzo, �e jego temperatura spada poni�ej -80�C i gaz zamienia si� w tak zwany suchy l�d, a ca�y nab�j pokrywa si� szronem. Wznosz�ce si� powietrze w trakcie rozpr�ania staje si� ch�odniejsze od otoczenia, a wi�c ci�sze i opada na d�. Inaczej przebiega ten proces, gdy wznosz�ce si� powietrze zawiera du�o pary wodnej. W miar� och�adzania si� powietrza, zawarta w nim para wodna kondensuje si�, czyli skrapla. Przy kondensacji wydziela si� du�o ciep�a (tyle samo, ile wcze�niej nale�a�o dostarczy�, aby woda odparowa�a). Uwalniaj�ce si� ciep�o powoduje, �e powietrze wilgotne stygnie wolniej i jest stale cieplejsze, a wi�c l�ejsze od otoczenia. To jest w�a�nie mechanizm, kt�ry powoduje, �e w obszarze burzy powietrze bardzo gwa�townie - z pr�dko�ci� poci�gu pospiesznego - wznosi si� do g�ry i osi�ga wysoko�� powy�ej 15 000 m. Na tej wysoko�ci temperatura jest bardzo niska (oko�o -60�C).Skondensowane kropelki wody zamieniaj� si� w l�d, stopniowo ��cz�c si� z sob� i tworz�c coraz wi�ksze kryszta�y. Gdy cz�steczki lodu staj� si� zbyt wielkie, zaczynaj� spada�, poci�gaj�c za sob� w d� zimne powietrze. W trakcie opadania cz�steczki lodu topniej� i z chmury zaczyna pada� deszcz. Ponadto stosunkowo ch�odne powietrze, gdy tylko dotrze do powierzchni Ziemi, zaczyna rozchodzi� si� na boki. Dlatego zwykle przed burz� wieje ch�odny wiatr. Opadanie cz�steczek lodu lub kropel wody zwi�zane jest z jeszcze jednym zjawiskiem. Poniewa� Ziemia na�adowana jest ujemnie, d� kropli lub kryszta�ka lodu �aduje si� przez indukcj� �adunkiem dodatnim. W czasie lotu w d� ten dodatni koniec kryszta�ka lub kropli odpycha ze swojej drogi jony dodatnie, natomiast przyci�ga i poch�ania jony ujemne. Nast�puje tzw. separacja �adunku. �adunki ujemne gromadz� si� na dole chmury, a dodatnie na g�rze. Ujemny �adunek na dnie chmury staje si� na tyle du�y, �e napi�cie pomi�dzy Ziemi� a chmur� dochodzi do 100 000 000 V. (Ziemia wprawdzie te� ma �adunek ujemny, ale jest on tak male�ki wobec olbrzymiego �adunku ujemnego do�u chmury, �e wzgl�dem chmury Ziemia jest na�adowana dodatnio). Te olbrzymie napi�cia powoduj� wy�adowania �ukowe, czyli uderzenia pioruna. Sam piorun te� jest zjawiskiem bardzo z�o�onym. Najpierw od chmury odrywa si� ma�y, jasny punkt, zwany prekursorem,kt�ry p�dzi w kierunku Ziemi z pr�dko�ci� 50 km/s. Nast�pnie przebywa 50 m i zatrzymuje si�. Po oko�o 50 nanosekundach znowu posuwa si� o krok, zwykle w nieco innym kierunku. Takimi skokami przebywa drog� a� do Ziemi. Droga, kt�r� przeby�, pe�na jest �adunk�w ujemnych i staje si� jakby drutem ��cz�cym chmur� z Ziemi�. Gdy w ko�cu �adunek ujemny zbli�y si� do Ziemi, z Ziemi zaczyna si� wy�adowanie w jego kierunku. G��wne, najja�niejsze uderzenie biegnie od Ziemi do g�ry, powoduj�c b�ysk i grzmot. Pr�d p�yn�cy w b�yskawicy ma nat�enie w szczycie oko�o 10 000 A (a czasem wi�cej). Po kilku setnych sekundy biegnie w d� nowy prekursor, zwany "ciemnym prekursorem". Biegnie t� sam� drog� co pierwszy, ale ju� nie przystaje. Znowu nast�puje uderzenie powrotne po przygotowanej przez niego drodze. Takich kolejnych uderze� mo�e by� wiele (zaobserwowano do 42 b�yskawic na tym samym torze), zawsze jednak nast�puj� one bardzo szybko po sobie. Potem chmura "odpoczywa" przez co najmniej 5 s. Z opisanego mechanizmu wida� r�wnie�, dlaczego piorun uderza w wystaj�ce, ostre przedmioty. �adunki elektryczne najch�tniej gromadz� si� na wszelkiego rodzaju ostrzach. B�yskawica przebiega w�a�ciwie od Ziemi do chmury, wi�c gdy prekursor znajdzie si� w pobli�u wystaj�cego, ostrego budynku lub drzewa, wy�adowanie zaczyna si� od tego ostrz� i dosi�ga prekursora. A grzmot? Na drodze przej�cia b�yskawicy wydziela si� bardzo du�a ilo�� ciep�a (zgodnie z prawem Joule'a ) i powietrze rozgrzane do bardzo wysokiej temperatury gwa�townie si� rozpr�a. St�d huk jak przy wystrzale. Burza jest wi�c z�o�onym zjawiskiem, a tutaj znajduje si� tylko uproszczony opis. W rzeczywisto�ci mechanizm powstawania burzy i piorun�w jest du�o bardziej skomplikowany i jeszcze nie do ko�ca wyja�niony. Opracowano na podstawie podr�cznika dla gimnazjum wydawnictwa Nowa Era.

Fale radiowe
Fale radiowe to fale elektromagnetyczne o d�ugo�ci wi�kszej od 10-4 m (0,1 mm). Ze wzgl�du na d�ugo�� fali (czy te� cz�stotliwo��) rozr�nia si� poszczeg�lne typy fal radiowych. Istniej� dwa podzia�y: tradycyjny i dekadowy, zalecany przez Regulamin Radiokomunikacyjny. Fale radiowe powstaj� przez wypromieniowanie energii z anteny nadawczej (uk�adu nadawczego), kt�ry jest elektronicznym uk�adem drgaj�cym. Ze wzgl�du na �rodowisko propagacji wyr�nia si� fal� przyziemn� (powierzchniow� i nadziemn�), fal� troposferyczn�, fal� jonosferyczn� i w przestrzeni kosmicznej. W zale�no�ci od d�ugo�ci fali radiowej jej propagacja jest poddana wp�ywowi r�norodnych zjawisk, np. dyfrakcji, refrakcji, odbicia od jonosfery itp. Ogromn� rol� w przesy�aniu i odbiorze fal radiowych odgrywa jonosfera. Jest to g�rna cz�� atmosfery ziemskiej, zjonizowana przez dzia�anie promieniowania ultrafioletowego i rentgenowskiego wysy�anego przez S�o�ce. Dolna jej cz�� dzieli si� na warstwy: D (60-90 km), E (oko�o 120 km), F1 (180-240 km) i F2 (220-300 km). Fale d�ugie �atwo ulegaj� ugi�ciu czyli dyfrakcji i mog� stanowi� fala d�ug� przyziemn� (oznaczone 2 na rysunku) oraz odbijaj� si� od warstwy D (3 na rysunku) i w og�le nie s� poch�aniane przez jonosfer�. Dlatego maj� najdalszy zasi�g niezale�nie od pory dnia i roku. Fale �rednie odbijaj�ce si� od warstwy E (4 na rysunku), maj� o wiele wi�kszy zasi�g w nocy, gdy� wtedy zanika warstwa D, przez kt�r� s� poch�aniane. Fale kr�tkie natomiast na Ziemi tworz� fala kr�tk� fal� przyziemn� (na rysunku 1) i odbijaj� si� od warstw F1 i F2 (5 na rysunku) (warstwa F1 wyst�puje jedynie w lecie) oraz od powierzchni Ziemi i dzi�ki temu s� s�yszalne na bardzo du�ym obszarze, jednak tylko w tych miejscach, do kt�rych biegnie fala po odbiciu od jonosfery. Ale ultrakr�tkie i mikrofale (6 na rysunku) nie ulegaj� odbiciu od jonosfery i uciekaj� w przestrze� kosmiczn�. To w�a�nie one s� nadawane i odbierane przez satelity telekomunikacyjne (UKF) lub s�u�� do ��czno�ci satelitarnej (mikrofale). Poni�ej podajemy podzia� tradycyjny fal radiowych i ich zastosowanie.

Zagadki fizyki
Czy uda si� wykorzysta� reakcj� termoj�drow�?
Najwi�ksze ilo�ci energii mo�na otrzyma� w wyniku ��czenia si� (reakcji syntezy lub inaczej termoj�drowej) lekkich j�der na przyk�ad wodoru w ci�sze. Poniewa� oba j�dra maj� �adunek dodatni, wyst�puje mi�dzy nimi du�a si�a odpychaj�ca, kt�r� mo�na przezwyci�a� tylko wtedy, gdy reaguj�ce j�dra maj� bardzo du�� energi� kinetyczn�. Mo�liwe jest to w bardzo wysokich temperaturach wynosz�cych 100 milion�w stopni Celsjusza. Reakcja termoj�drowa zachodzi wewn�trz gwiazd. Obecnie na Ziemi mo�liwe jest to w bombie wodorowej gdzie zapalnikiem jest bomba atomowa lub wewn�trz specjalnego reaktora, gdzie generowane jest pot�ne pole magnetyczne, dzi�ki kt�remu gor�ca plazma (oddzielne j�dra i elektrony) trzymana jest z dala od wewn�trznych �cian reaktora. Zawieszana jest w pr�ni w pu�apce z pola magnetycznego i utrzymywana tam jak najd�u�ej. Urz�dzenia te przypominaj�ce obwarzanek nazwano "tokamakiem" (od pierwszych g�osek rosyjskiej nazwy "toroid kamiera magnit katuszka", czyli "komora w kszta�cie torusa z cewk� magnetyczn�"). Do reakcji termoj�drowej syntezy uda�o si� doprowadzi� dopiero na pocz�tku lat 90. Najpierw w europejskim akceleratorze znajduj�cym si� w Oxfordshire w Anglii, nazywaj�cym si� JET (Joint European Torus)- tokamaku (JET), a potem w Princeton. Jednak Tokamaki na razie potrzebuj� oko�o dwukrotnie wi�cej energii ni� jej wytwarzaj�.
Reaktor termoj�drowy ITER
Pomys� budowy wielkiego, mi�dzynarodowego tokamaka przedstawi� Zwi�zek Radziecki na szczycie w Genewie w 1985 roku. Od tego czasu ze zmiennym szcz�ciem trwaj� negocjacje w sprawie budowy reaktora. Federacja Rosyjska zaj�a miejsce ZSRR, a Amerykanie wycofali si� w 1998 roku. W 2003 roku USA ponownie zg�osi�o sw�j akces do programu, a tak�e do programu wesz�y Chiny i Korea Po�udniowa. Obecnie trwaj� targi na temat lokalizacji uk�adu ITER. Jest kilka propozycji, ale �adna nie uzyska�a akceptacji wi�kszo��. Je�li w ko�cu politycy dojd� do porozumienia to w 2006 roku ma ruszy� budowa, kt�ra zako�czy si� w 2016 roku. Koszt wynosi blisko 10 mld dolar�w. ITER b�dzie reaktorem eksperymentalnym, ale ostatnim krokiem na drodze ku energii termoj�drowej. Nast�pnym etapem mia�aby by� prototypowa elektrownia termoj�drowa PROTO. Koszt pe�nego programu doj�cia do elektrowni szczuje si� na co najmniej �w dolar�w. Reaktor sk�ada si� z 25 gigantycznych elektromagnes�w, z kt�rych najwi�kszy wa�y 840 ton. Powstaj�ce we wn�trzu maszyny pole magnetyczne (100 tysi�cy razy silniejsze od ziemskiego) b�dzie ogromn� niewidzialn� pu�apk�. Uwi�zione w �rodku paliwo zap�onie na podobie�stwo S�o�ca, osi�gaj�c temperatur� 100 milion�w stopni Celsjusza. Wyemitowana przez nie energia zostanie przekszta�cona w pr�d - tak b�dzie dzia�a� ITER, eksperymentalny reaktor termonuklearny, drugi najwi�kszy - po stacji kosmicznej Alfa - projekt naukowy w historii. W ITERze plazma zap�onie na 500 sekund, w czasie kt�rych reaktor wyprodukuje 500 megawat�w energii, dziesi�� razy wi�cej, ni� pobra�. Z tego b�dzie m�g� odda� 25% mocy, bo reszta b�dzie konieczna do podtrzymania reakcji. Paliwem dla reaktora b�d� �atwo dost�pne deuter i lit. W ka�dym metrze sze�ciennym morskiej wody jest 30 gram�w tzw. ci�kiej wody, czyli deuteru, kt�ry mo�na �atwo odzyska� dzi�ki elektrolizie. Tryt, jeszcze ci�szy brat deuteru, b�dzie uzyskiwany z litu. Energia wyprodukowana z zaledwie 10 gram�w deuteru (500 litr�w wody) i 15 gram�w trytu (30 gram�w litu) wystarczy, �eby zaspokoi� �yciowe zapotrzebowanie na energi� przez przeci�tnego mieszka�ca nowoczesnego miasta.
Reakcja termoj�drowa za pomoc� lasera?
Za pomoc� laser�w mo�na sk�oni� ci�ki wod�r do fuzji termoj�drowej jak we wn�trzu S�o�ca i produkowa� energi� na skal� przemys�ow�. Tak przypuszczaj� japo�scy i brytyjscy zamieszczaj�c artyku� we wrze�niu 2002 na �amach czasopisma "Nature". Na pocz�tku lat 70 pr�bowano wykorzysta� promieniowanie laserowe, na tyle silne, by wybuchowo rozgrza� warstw�, kt�ra otacza wodorowe paliwo. Pomys� upad�, gdy� lasery by�y wtedy zbyt s�abe, by dostatecznie mocno spr�y� gaz (wywo�a� siln� implozj�). Wr�cono do niego w drugiej po�owie lat 90., gdy uda�o si� skonstruowa� lasery o ogromnej mocy petawata (10 do pot�gi 15, a wi�c 1 000 000 000 000 000 wat�w). Pierwsze eksperymenty by�y niezwykle obiecuj�ce. Podgrzewano laserami ma�e kuleczki polistyrenu nasyconego deuterem, plastik zmienia� si� w plazm� i eksplodowa�, a wn�trze kuleczki - tak jak oczekiwano - ulega�o �ci�ni�ciu. Jego g�sto�� wzrasta�a ponad tysi�ckrotnie (litr tak �ci�ni�tej wody wa�y�by ton�!), a ci�nienie w samym �rodku si�ga�o biliona atmosfer. Przy takiej g�sto�ci i ci�nieniu rozb�yska�y te� reakcje fuzji j�der deuteru. Przy tym ca�y eksperymentalny uk�ad, w kt�rym "zapala� si�" ci�ki wod�r, by� tani i mie�ci� si� na biurku. To ogromny post�p w por�wnaniu do tokamak�w - urz�dze� rozmiar�w sporego budynku kosztuj�cych setki milion�w dolar�w. Warto�� pr�du zu�ywanego przez lasery by�a jednak wci�� wielokrotnie wi�ksza ni� ewentualne zyski energetyczne czerpane z fuzji. �eby bilans by� dodatni, wn�trze deuterowych kulek trzeba by rozpali� do temperatury ponad . C� wi�c robi�? Poczeka� na konstrukcj� jeszcze pot�niejszych laser�w albo znale�� spos�b dodatkowego podgrzania �ci�ni�tego wodoru. W�a�nie tym ostatnim tropem posz�a brytyjsko-japo�ska grupa fizyk�w z uniwersytetu w Osace. W roli grza�ki fizycy u�yli dodatkowego lasera o mocy petawata, kt�ry podgrzewa kulk� w krytycznym momencie implozji. Promieniowanie wnika do samego �rodka kulki (gdzie g�sto�� jest najwi�ksza) przez male�ki lejek ze z�ota. Taki impuls dostatecznie podgrzewa deuter i jest w stanie dokona� termoj�drowego zap�onu we wn�trzu kulki. Czekamy na rezultaty eksperyment�w.
Laboratoryjne minibomby wodorowe
Fizycy z Sandia National Laboratory w Nowym Meksyku (USA) zbudowali urz�dzenie w kt�rym zasz�a rekcja termoj�drowa nazwane Z-Maszyn�. Niestety na razie poch�ania ona znacznie wi�cej energii ni� produkuje. Uzyskiwana energia jest oko�o miliard razy mniejsza ni� zu�yta na doprowadzenie do reakcji syntezy deuteru (izotop wodoru) w hel. W Z-Maszynie naukowcy postanowili wykorzysta� ten sam mechanizm, kt�ry prowadzi do wyzwolenia energii w bombie wodorowej, gdzie wod�r jest otoczony g�st� plastikow� pian�. Obok znajduje si� "zwyk�a" bomba atomowa, kt�ra dzia�a jak zapalnik. Intensywne promieniowanie X towarzysz�ce jej eksplozji dociera do warstwy plastiku jeszcze przed fal� uderzeniow�. W mgnieniu oka rozgrzewa go, zmienia w plazm�, kt�ra rozpr�a si� wybuchowo. Zostaje wi�c z ogromn� pr�dko�ci� odrzucona na zewn�trz, a jednocze�nie zgodnie z trzeci� zasad� dynamiki, dzia�a przeciwna si�a skierowana do wewn�trz, kt�ra spr�a wod�r (tj. doprowadza do jego implozji). Taki mechanizm wymy�li� polski matematyk Stanis�aw Ulam, kt�ry wraz z Edwardem Tellerem pracowa� nad pierwsz� ameryka�sk� bomb�. Z-Maszyna podczas pracy Pomys� fizyk�w z laboratorium Sandia polega na tym, aby zmniejszy� bomb� do rozmiar�w ma�ej ampu�ki i wywo�ywa� kontrolowane mikrowybuchy. Z-Maszyna przypomina wielki dysk o �rednicy 33 metr�w i grubo�ci 6 metr�w. W jego centrum tkwi niewielka klatka z 360 pionowych pr�cik�w z wolframu (dziesi�� razy cie�szych ni� ludzki w�os), kt�ra wi�zi ma��, dwumilimetrow� plastikow� kapsu�k� z deuterem. Maszyna dzia�a jak ogromny kondensator, gromadzi zapas energii elektrycznej, po czym niezwykle szybko (w kilkadziesi�t nanosekund) uwalnia j�, wt�aczaj�c w pr�ciki klatki pr�d o nat�eniu a� 20 mln amper�w, tysi�c razy wi�kszym ni� w wy�adowaniu atmosferycznym. Nic dziwnego, �e pr�ciki w mgnieniu oka wyparowuj�, a powsta�a plazma emituje silny impuls promieni Rentgena (o Klatka z pr�cikami wolframu chwilowej mocy przekraczaj�cej 200 terawat�w), kt�re podgrzewaj� kapsu�k� z deuterem. Ulega ona wybuchowej implozji - tj. kurczy si� do rozmiaru ledwie 160 mikron�w. �ci�ni�ty deuter osi�ga przy tym temperatur� kilkunastu milion�w stopni. To wystarcza, by dosz�o do reakcji syntezy. Na kwietniowym spotkaniu Ameryka�skiego Towarzystwa Fizycznego naukowcy z laboratorium Sandia og�osili, �e w Z-Maszynie po raz pierwszy doprowadzili do syntezy. Zarejestrowali strumie� neutron�w, kt�re - opr�cz helu - s� jednym z produkt�w reakcji. Ilo�� wyprodukowanej energii nie by�a imponuj�ca - ledwie kilka milid�uli (mniej wi�cej miliardowa cz�� kilowatogodziny). Ale wa�niejszy jest sam fakt zademonstrowania, �e reaktor dzia�a. Aby efekty by�y wi�ksze Z-Maszyn� trzeba jeszcze rozbudowa�, �eby ka�dy jej impuls dawa� du�o wi�cej energii. Potem mo�na otoczy� j� ciecz�, kt�ra b�dzie bombardowana neutronami z reakcji syntezy. Tak podgrzana ciecz doprowadzi do wrzenia wod� p�yn�c� w drugim obiegu, a uzyskana para poruszy turbinami. Tak mo�na sobie wyobrazi� elektrowni� termoj�drow�. Ale jest jeszcze mn�stwo problem�w. Trzeba cho�by wymy�li�, jak wymienia� wolframowe wk�ady ze zu�ytymi kapsu�kami deuteru, �eby energia by�a produkowana nieustannie.
Czy mo�liwa jest zimna fuzja?
Du�o wysi�ku wk�ada si� obecnie w badaniach nad zimn� fuzj�, tzn. syntez�, kt�ra zachodzi w temperaturze ni�szej ni� temperatura konieczna do pokonania odpychania elektrostatycznego mi�dzy j�drami. W 1989 roku Fleischmann i Pons z uniwersytetu w Utah og�osili, �e dokonali zimnej fuzji podczas elektrolizy ci�kiej wody. W Utah otwarto po�piesznie Instytut Zimnej Fuzji, na kt�ry przyznano 5 milion�w dolar�w grantu. Wybuch�a badawcza gor�czka, na ca�ym �wiecie pr�bowano powt�rzy� eksperyment, ale na pr�no. Po kilku miesi�cach "Nature" uzna�o opisuj�cy odkrycie artyku� za �art, instytut zamkni�to, a uczeni poszli w rozsypk� mi�dzy innymi do Japonii. Najbardziej obiecuj�ca wydaje si� synteza j�drowa katalizowana mionowo. W atomach deuteru trzeba zast�pi� elektrony ujemnymi mionami. Mion jest 207 razy ci�szy od elektronu, a wi�c atom mionowy deuteru jest znacznie mniejszy od zwyk�ego deuteru i mo�e zbli�y� si� do innego atomu deuteru na znacznie mniejsz� odleg�o��, pozwalaj�c� na zaj�cie syntezy j�drowej. W innym pomy�le ameryka�scy i rosyjscy naukowcy obliczyli, �e reakcje kontrolowanej syntezy termoj�drowej da�oby si� przeprowadza� we wn�trzu malutkich p�cherzyk�w gazu poddawanych dzia�aniu ultrad�wi�k�w. Fala d�wi�kowa nacieraj�ca na wype�niony deuterem i trytem p�cherzyk zanurzony w ciek�ym acetonie powodowa�aby �ciskanie b�belka, a tym samym gwa�towny wzrost temperatury i ci�nienia w jego wn�trzu. Zdaniem autor�w oblicze� wzrost by�by wystarczaj�cy do zapocz�tkowania reakcji fuzji tych dw�ch ci�szych izotop�w wodoru. Gdyby wszystko posz�o tak, jak chcieli uczeni, �wiat zyska�by niemal nieograniczone �r�d�o p� darmowej energii. Niestety nic z tego. Z najnowszych oblicze� wykonanych przez prof. Kennetha Suslicka i opublikowanych na �amach "Nature" wynika, �e temperatura wewn�trz b�belka gazu zamiast si�ga� niezb�dnych milion�w stopni, ledwie zbli�a si� do 20 tysi�cy stopni Celsjusza. Czekamy na nowe pomys�y. Zimna fuzja teoretycznie jest mo�liwa - twierdz� fizycy.