Elmas erime çalışması füzyon enerjisi verimini üç katına çıkarabilir

Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndaki araştırmacılar, elmasın aşırı basınç altında nasıl davrandığına dair 20 yıllık bir tutarsızlığı çözdüler; bu bulgular füzyon deneylerinde enerji verimini üç katına çıkarabilir ve buz devi gezegenlerin iç kısımlarına dair modelleri yeniden şekillendirebilir.

Yirmi Yıllık Bir Boşluğun Kapatılması

Perşembe günü Nature Physics'te yayınlanan çalışma, elmasın Dünya'nın çekirdeğindeki koşullardan yaklaşık üç kat daha yüksek olan bir terapaskal basınç altında nasıl eridiğini belgeliyor. Rochester Üniversitesi'nin Omega Lazer Tesisi'nde lazer güdümlü şok sıkıştırması kullanan ekip, minik elmas numunelerini güneşin yüzeyinden daha yüksek sıcaklıklara sıkıştırırken aynı zamanda atomik yapıyı, sıcaklığı, yoğunluğu ve optik yansıtıcılığı ölçtü.phys+1

Çalışmanın baş yazarı LLNL bilim insanı Marius Millot, "Minik elmas numunelerini alıp güneşin yüzeyinden daha sıcak sıcaklıklara ve Neptün ile Uranüs'ün merkezlerinden daha yüksek basınçlara şokla sıkıştırabildik ve yine de atomik yapıyı, sıcaklığı, yoğunluğu ve optik yansıtıcılığı ölçebildik" dedi.phys

Deneyler, elmasın erime sıcaklığına dair yaklaşık 7.300 Kelvin civarında yeni bir ölçüm üretti ve bu, kuantum mekaniği tabanlı simülasyonlarla neredeyse mükemmel bir şekilde eşleşerek, gözlemlenen ve tahmin edilen erime sıcaklıkları arasındaki yaklaşık %20'lik uzun süreli boşluğu kapattı. Çalışma ayrıca, tek bir şok altındaki elmasın, herhangi bir ara fazı atlayarak eriyene kadar kristal yapısını koruduğunu gösterdi; bu durum Sandia Ulusal Laboratuvarları'nın Z makinesi deneylerinden elde edilen önceki sonuçlarla çelişiyor.nature+2

Füzyon Enerjisi İçin Çıkarımlar

Bulgular, güçlü lazerlerin füzyon yakıtını sıkıştırmak için elmas kapsülleri içeri doğru sürdüğü LLNL'nin Ulusal Ateşleme Tesisi'ndeki (NIF) eylemsizlik hapsetme füzyonu için doğrudan sonuçlar taşıyor. Elmasın ilk şok sırasında homojen bir sıvıya dönüştürülmesi, patlama kusurlarını en aza indirmek için kritiktir.phys

Millot, "Çalışmamız, biraz daha yavaş başlangıç şokları kullanabileceğimizi ve yine de NIF patlamalarımızda elmasın tamamen erimesini sağlayabileceğimizi gösteriyor" dedi. "Bu heyecan verici çünkü böyle daha yavaş bir şok, füzyon yakıtını daha sıkıştırılabilir hale getirecektir. Bu da aynı lazer enerjisiyle elde edebileceğimiz maksimum enerji verimini artırır."phys

Tahminler, diğer bozulma mekanizmalarının kontrol edilebilmesi koşuluyla, bu daha yavaş şokların enerji verimini üç katına çıkarabileceğini öne sürüyor.llnl+1

Buz Devlerinde Elmas Yağmuru

Sonuçlar ayrıca gezegen bilimcilere, karbonun kristalleştiğine ve "elmas yağmuru" olarak düştüğüne inanılan Neptün ve Uranüs'ün iç kısımlarını modellemek için yeni veriler sağlıyor. Deneyler buz devlerinin içindekinden daha yüksek basınçları incelediğinden, erime verileri gezegen oluşumu ve evrim modelleri için daha güçlü bir temel sağlıyor. Ekip, elmasın şimdiye kadar elde edilenden daha aşırı koşullar altındaki davranışını incelemek için NIF'te daha fazla deney planlıyor.newswise+1