203165. lajstromszámú szabadalom • Makroszkopikus bézer, továbbá eljárás bozonnyaláb előállítására, valamint berendezés és eljárás energia előállítására nukleáris fúzió útján
1 HU 203 165 B 2 A találmány tárgya makroszkopikus bézer, amely töltött bozonokból álló koherens nyaláb előállítására szolgál, amely nyalábot különböző célokra energiaforrásként lehet alkalmazni. A koherens töltött bozonok előállítására alkalmas eszközt a továbbiakban bézernek nevezzük. Jelen találmány tárgya továbbá egy eljárás bozonynyaláb előállítására a fent említett bézer-működés alapján, valamint berendezés és eljárás nukleáris fúziós energia előállítására, szintén az említett bézer felhasználásával. A mikroszkopikus bézerek (bozon és lézeranalógok) szerkezetét leírták és tovább tanulmányozták kétnívós bomklási módban, valamint független többrészecskés előállítási modellben, kis mennyiségben. Ezeket a jelenségeket értékelte C.S. Lám és S.Y. Lo [lásd Phys. Rev. Lett. 52, 1184 (1984)]. Az ebben leírt modellek ugyan érvényesek mikroszkopikus mérető volumen esetén, de nem egyértelmű, hogy ezek a modellek alkalmazhatóak-e makroszkopikus, vagyis olyan bézer előállítására, ami makroszkopikus méretekben képes a koherens, töltött bozonok létrehozására. A találmány tudományos hátteréül szolgáló fejezetei napjaink elméleti fizikájának néhány viszonylag leegyszerűsítetten szemlélhető jelenség magyarázatát szolgáltatják. Számos esetben ismert a fizikai tömegre jellemző tulajdonságokat és elektromágneses kölcsönhatást mutató elemi részecskék viselkedésében tapasztalható részecske-hullám természet. Ez a kettősség mutatkozik meg például akkor, amikor tömeggel rendelkező elemi részecskéknél a fényre, illetve más hullámokra jellemző elhajlási és interferencia-jelenségeket figyeltek meg. Különösen jól érvényesül a hullámtermészet a rendkívül csekély tömegű elektronok esetében. A hullámmechanika és a bő fél évszázados múltú kvantummechanika szoros összefüggésben áll egymással. Például a Davisson-Germer kísérlettel bizonyították, hogy az elektronok mozgási energiája a hullámelmélet összefüggéseivel fejezhető ki. Ezen elvekre alapulnak többek között az elektronmikroszkópok. A modem fizika az elemi részecskék között többféle osztályba sorolást tesz. Ismert ilyen összefoglaló kategóriákat alkotnak pl. a mezonok, a barionok, á hadronok, a leptonok. Másik alapvető csoportosítás az, amely a részecskék statisztikus viselkedése szerint különbözteti meg azokat. így a fermionok azok a részecskék, amelyek az ún. Ferrru-Dirac statisztikát követik, kvantummechanikai spinjük pedig feles - azaz ±0,5; 1,5; 2,5 ... stb. A másik csoport a bozonok csoportja, amelybe tartozó részecskék az ún. Bose-Einstein statisztikát követik, spinjük pedig egész - azaz ±1; 2; 3 ... stb. A bozonokra jellemző a kicserélődési energia szimmetriája, míg a fermionokra annak antiszimmetriája. Fermion például az elektron, míg a páros számú részecskét tartalmazó atommagok bozonok. A bozonok egyik tulajdonsága, hogy egy időben a tér azonos részét foglalhatják el - akárcsak a fotonok. Ebben az esetben a részecskék matematikai hullámfüggvénnyel írhatóak le, és azonos kvantumállapoton osztoznak. Ebben az esetben nevezzük ezen részecskéket koherensnek. A koherens állapot, a koherencia a hullámelmélet szerint transzlációra nézve invariáns, feltéve, hogy: a) a hullámfrekvencia egyetlen érték, b) a terjedést alkotó hullámfrontok azonos fázisban vannak. Koherens elektromágneses hullámok előállítására a fény spektrumában a lézer, a mikrohullámok spektrumában a mézer néven ismert eszközök alkalmasak. A koherencia következtében ezek a sugárzások jól fókuszolhatóak, összetartó nyalábokban nagy távolságra eljuttathatóak. A lézerműködés alapja egy gerjesztett állapot és egy alapállapot közötti indukált emisszió. Hasonlóképpen koherencia hozható létre indukált szórással, amely jelenség pl. az USSN 035 734 bejelentési számú amerikai leírásban van részletesen ismertetve. Az indukált szórás jelensége alkalmas a lézersugárhoz hasonló tulajdonságú koherens bozonnyaláb előállítására, azzal a különbséggel, hogy a bozonok nagy tömegének köszönhetően a nyaláb energiája lényegesen meghaladja a lézersugárét. Találmányunk célja olyan rendszer kialakítása, amelynek révén makroszkopikus bézert lehet előállítani, illetve ezen bézer segítségével fúziós energiát termelő berendezést alkothatunk. A találmány legáltalánosabb kiviteli alakja egy olyan makroszkopikus bézer, bozonrészecskenyaláb előállítására, amely tartalmaz egy vákuumkamrát, egy bozonrészecskéket generáló ionforrást, a bozonrészecskék nyalábját önmagában ismétlődő nyomvonalra irányító eltérítő mágneseket vagy tükröket, és a nyalábot fókuszáló kvadrupól mágneseket, oly módon, hogy a nyaláb nyomvonalában a vákuumkamrába koherens fényt juttató lézerrel, vagy elektronokat juttató további ionforrással van ellátva, és az indukált szórás révén koherenssé váló nyalábot a vákuumkamrán kívülre irányító kapcsolószerkezetet tartalmaz, amely kapcsolószerkezet eltérítő mágnes. A találmány továbbá olyan eljárás a fenti bézer móködésének megfelelően, melynek során ionforrással bozonokat generálunk, majd vákuumkamrába vezetjük, a nyalábot kvadrupól mágnesekkel fókuszáljuk, eltérítő mágnesekkel vagy tükrökkel önmagában ismétlődő nyomvonalra irányítjuk. A nyalábba, annak nyomvonalán koherens fényt vagy elektronokat vezetünk, így indukált szórási folyamat révén biztosítjuk a nyaláb koherenciáját, és kapcsolószerkezet felhasználásával kilépetjük a koherens nyalábot a vákuumkamrából. Végül a találmány célját egy olyan fúziós energiaelőállító berendezés szolgálja, amely tartalmaz bozonrészecskenyalábot előállító makroszkopikus bézert, amely bézer tartalmaz egy vákuumkamrát, egy bozon részecskéket generáló ionforrást, a bozonrészecskék nyalábját önmagában ismétlődő nyomvonalra irányító eltérítő mágneseket vagy tükröket, és a nyalábot fókuszáló kvadrupól mágneseket oly módon, hogy a bé-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
