В кастрюле с кипящим супом время от времени вспыхивают крошечные капли жира — в сотню раз горячее бульона. Примерно так устроена будущая термоядерная плазма: основная масса ионов греется до сотен миллионов градусов, а небольшая примесь «быстрых» частиц (рождённых при слиянии ядер) разогнана ещё сильнее.
Эти горячие капли не просто плавают — они давят на невидимые стенки магнитного поля, удерживающего плазму. Давление смещает весь плазменный шнур, как тугая пружина смещает центр катушки. Физики называют это сдвигом Шафранова (смещением центра плазмы под действием собственного давления). Раньше этим эффектом часто пренебрегали — слишком сложно считать. Но в реальном реакторе всё взаимосвязано: и обычная плазма, и сверхгорячие частицы одновременно участвуют в создании равновесия и в раскачке колебаний.
Авторы работы шаг за шагом усложняли компьютерную модель, добавляя в неё то одно, то другое свойство реальной плазмы. Оказалось, что учёт смещения центра работает как естественный амортизатор: самые нестабильные альфвеновские волны (колебания плазмы вдоль силовых линий магнитного поля) теряют силу. Причём чем больше доля горячих частиц, тем слабее они раскачивают плазму — наступает что-то вроде закона убывающей отдачи.
Другой тип вибраций — ионно-температурные моды (завихрения из-за перепада температур) — оказался почти нечувствителен к смещению. Зато третий вид неустойчивостей, так называемые кинетические баллонные моды (раздувания плазменного шнура, похожие на надуваемый воздушный шарик), гасятся и горячими частицами, и сдвигом одновременно. Так природа сама подсказывает инженерам: не бойтесь давления — иногда оно работает на вас.
Температура быстрых частиц в будущих реакторах может достигать 1 миллиарда градусов — это в 70 раз горячее центра Солнца.
В романе «Мир-кольцо» Ларри Нивена термоядерные двигатели работают на магнитном удержании плазмы, и любая нестабильность грозит катастрофой — совсем как в реальных токамаках.