Физики Принстонской лаборатории физики плазмы США предложили расчётный маршрут к термоядерному зажиганию: сначала нагреть плазму, а затем увеличить её плотность. В статье, опубликованной 10 сентября 2026 года в журнале Physical Review Letters, авторы показали, что такой порядок может потребовать меньше энергии, чем маршрут, при котором сначала повышают плотность плазмы, а затем нагревают её. Это результат теоретической модели, а не эксперимента.

Почему порядок имеет значение

Для самоподдерживающегося горения плазма должна одновременно иметь подходящие температуру и плотность. Критерий Лоусона описывает условие зажигания, но сам по себе не показывает, как к нему прийти. Авторы рассматривают зажигание как движение через пространство параметров, а не как достижение одной неизменной точки.

Предложенный маршрут проходит через седловую область Кордея. Она отделяет плазму, которой всё ещё нужен внешний нагрев, от режима, где горение поддерживается энергией собственных реакций. В чистой идеальной плазме в этой области мощность синтеза примерно в пять раз превышает подводимую мощность нагрева.

Представим подъём к одной и той же точке по горному склону. Если сначала разогнаться, а потом увеличивать груз, маршрут может оказаться дешевле, чем путь, на котором груз утяжеляют ещё до разгона. В модели роль разгона играет нагрев, а роль груза, который затем добавляют, рост плотности. Это условная аналогия, а не описание проведённого эксперимента.

Что меняют примеси и потери

Расчёт учитывает гелиевую «золу», лёгкие и тяжёлые примеси со стенок, синхротронное излучение и утечку тепла. Эти эффекты сдвигают расчётные условия зажигания к более высоким плотностям и температурам и увеличивают требуемое давление.

Особенно сильно на результат влияет вольфрам. По сообщению Принстонской лаборатории, его концентрация в плазме на уровне одной части на 10 000 может примерно удвоить давление, необходимое для зажигания. Эта оценка относится к двумерному расчёту. Для реалистичной трёхмерной геометрии требуемое давление, согласно модели, может превысить предел устойчивости плазмы.

У потерь есть и обратная сторона. Тепловой транспорт, примеси и синхротронное затухание могут ослабить цепную реакцию, в которой дополнительный нагрев вызывает ещё большее выделение энергии. Поэтому те же механизмы, которые осложняют достижение зажигания, в расчёте способны помочь удерживать горение в устойчивом режиме.

Модель построена в нулевом измерении, то есть описывает плазму как единую систему без пространственной структуры. Последствия для устойчивости авторы отдельно рассматривают в реалистичной трёхмерной геометрии. Современные эксперименты пока не достигают температур, соответствующих седловой области Кордея, поэтому результат не подтверждён измерениями. Авторы планируют проверить маршрут «сначала нагрев, затем рост плотности» в цифровых экспериментах.

Для исследователей, которым нужно подготовить собственный результат к публикации, в каталоге доступна подготовка научной статьи.

Схема показывает предложенную последовательность действий и то, как примеси и потери сдвигают расчётные условия зажигания

Фото: Atlantic Ambience / Pexels