Το υδρογόνο αποτελεί τον βασικό πυρήνα της έρευνας του μεταδιδακτορικού ερευνητή στο Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας, κ. Αλέξανδρου Σπηλιώτη, ο οποίος έλαβε χθες το βραβείο Μιλτιάδη Καράτζη από τον Σύλλογο Φίλων του ΙΤΕ, σε μία εκδήλωση αφιερωμένη στη μνήμη του Φώτη Καφάτου.
Ο ίδιος αναφέρει στην «Π» πως «είναι μια μεγάλη τιμή για εμένα και την ερευνητική ομάδα φασματοσκοπίας πόλωσης του ΙΤΕ, της οποίας είμαι μέλος. Είναι η δουλειά της ομάδας που βραβεύεται στο πρόσωπό μου – τίποτα δε μπορεί να κάνει κανείς μόνος του στην έρευνα, εξάλλου.»
Προσθέτει, ακόμα, πως «είναι όμως μεγάλη τιμή και για έναν άλλο λόγο. Γνωρίζω από πρώτο χέρι ότι στο ΙΤΕ υπάρχουν δεκάδες αξιόλογοι νέοι ερευνητές, οι οποίο παράγουν συνεχώς και συνεπώς αξιολογότατη και χρήσιμη έρευνα, η οποία ωθεί το ΙΤΕ στις υψηλές θέσεις που καταλαμβάνει κάθε χρόνο ανάμεσα στα ερευνητικά ιδρύματα παγκοσμίως. Περιποιεί, λοιπόν, ιδιαίτερη τιμή το γεγονός ότι η επιτροπή, αποτελούμενη από ακαδημαϊκούς υψηλού κύρους, ξεχώρισε τη δική μου δουλειά ανάμεσα σε όλες αυτές τις εξαιρετικές δουλειές, και τους ευχαριστώ για αυτό».
Η έρευνά του
Ο κ. Σπηλιώτης ασχολείται με την παραγωγή (και ανίχνευση) υπερυψηλών πυκνοτήτων πολωμένων ατόμων υδρογόνου.
«Πριν αναλύσουμε αυτή την πρόταση, ας πούμε γιατί κάτι τέτοιο θα μπορούσε να είναι χρήσιμο», αναφέρει και εξηγεί πως η πιο πολλά υποσχόμενη εφαρμογή των αποτελεσμάτων αυτής της δουλειάς είναι η ενίσχυση της παραγωγικότητας της πυρηνικής σύντηξης.
Από τους υπολογισμούς προκύπτει ότι η απόδοση των πιο αποδοτικών αντιδράσεων πυρηνικής σύντηξης (δευτέριο + τρίτιο, δευτέριο + Ήλιο-3) ενισχύεται κατά 50%, απλώς χρησιμοποιώντας “πολωμένους” πυρήνες, αντί για “μη πολωμένους” – θα δούμε παρακάτω τι σημαίνει αυτό. Το σημαντικό είναι ότι, έχοντας έναν εύκολο τρόπο να δημιουργήσουμε αρκετά μεγάλες πυκνότητες πολωμένων ατόμων, έχουμε μια μηχανή αποδοτικής παραγωγής πολωμένων πυρήνων, που ευελπιστούμε ότι θα αυξήσει την παραγωγικότητα της πυρηνικής σύντηξης, η οποία είναι αυτή τη στιγμή μάλλον η πιο ελπιδοφόρα λύση στο ενεργειακό πρόβλημα του πλανήτη.
Με τον όρο “πολωμένα” (κατά σπιν) άτομα υδρογόνου, εννοούμε ότι τα σωματίδια που αποτελούν το άτομο του υδρογόνου, δηλαδή το πρωτόνιο και το ηλεκτρόνιο, έχουν όλα μια συγκεκριμένη ιδιοπεριστροφή. Μπορούμε να φανταστούμε, για να φέρουμε αυτή την εικόνα πιο κοντά σε κάτι οικείο, τα άτομα υδρογόνου ως συστήματα Ηλίου-Γης, όπου οι Γαίες(ηλεκτρόνια) περιστρέφονται γύρω από τους ηλίους(πρωτόνια), άλλα ταυτόχρονα και γύρω από τους άξονές τους, πάντα με κατεύθυνση προς τα ανατολικά.
Η βασική διαφορά σε αυτό το πλαίσιο είναι ότι, ενώ η Γη περιστρέφεται μόνο προς τα ανατολικά, τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια μπορούν να “διαλέξουν” ανάμεσα σε δυο ιδιοπεριστροφές, με ίση πιθανότητα. Έτσι, η φορά της ιδιοπεριστροφής τους δεν είναι, υπό κανονικές συνθήκες, καθορισμένη όπως αυτή της Γης.
Για να ελέγξουμε αυτή τη φορά, μπορούμε να διασπάσουμε μόρια υδροχλωρίου ή υδροβρωμίου, με παλμούς φωτός που έχουν τη διεύθυνση του ηλεκτρικού τους πεδίου να “περιστρέφεται” με συγκεκριμένη φορά. Η φορά αυτής της περιστροφής θα καθορίσει τη φορά της ιδιοπεριστροφής των ηλεκτρονίων, αμέσως μέτα τη διάσπαση του μορίου. Εάν, δε, περιμένουμε περίπου ένα δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου, θα είναι τα πρωτόνια που θα “κληρονομήσουν” αυτή την ιδιοπεριστροφή.
Σε αυτό το σημείο, αν κανείς διαχωρίσει τα ηλεκτρόνια από τα πρωτόνια, καταλήγει με τεράστιες πυκνότητες (10^20 ανα κυβικό εκατοστό) πρωτονίων με την ίδια ιδιοπεριστροφή. Το πρωτόνιο, όμως, δεν είναι παρα ο πυρήνας του υδρογόνου – με αντίστοιχο τρόπο, μπορούν να παραχθούν τεράστιες πυκνότητες πολωμένων πυρήνων υδρογόνου, δευτερίου, ή τριτίου, οι οποίες έπειτα να χρησιμοποιηθούν σε αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης για την ενίσχυση της παραγωγής ενέργειας».