El misterio del diamante resuelto: un nuevo estudio podría triplicar la energía de fusión y explicar el interior de Urano y Neptuno

Por qué es importante la precisión para la fusión por confinamiento inercial

En la Instalación Nacional de Ignición (NIF), el diamante se utiliza como la cáscara del ablador que encapsula el combustible de fusión durante las implosiones . El comportamiento de fusión y la ecuación de estado que rigen cómo responde la cápsula al calor y la presión extremos son críticos para lograr una compresión eficiente.

Al aplicar los datos de fusión corregidos, los investigadores creen que podrían "triplicar la ganancia de energía" de las implosiones de fusión de la NIF mediante una compresión más eficiente y un mejor diseño de la cápsula . Esto representa un paso significativo hacia el objetivo de la fusión por confinamiento inercial como fuente de energía viable.

Lo que significa para Urano y Neptuno

Los experimentos alcanzaron presiones y temperaturas que superan las del interior de los planetas gigantes de hielo, proporcionando la primera confirmación directa de que el diamante cristalino puede permanecer estable en las profundidades de Urano y Neptuno . Los datos muestran que el diamante se funde en un fluido metálico más denso bajo esas condiciones, lo que informa directamente los modelos de estructura planetaria, evolución térmica e incluso la precipitación de "lluvia" de diamantes dentro de estos mundos .

Esto se basa en estudios de compresión por choque anteriores que ya habían sugerido que el diamante podría ser estable en las profundidades de los planetas gigantes, mostrando que la curva de fusión tiene una pendiente de Clapeyron negativa a presiones ultra altas: el diamante se vuelve más denso a medida que se funde, que es lo contrario de lo que sucede con el hielo en la superficie de la Tierra .

Una resolución poco común entre teoría y experimento

Las discrepancias entre los resultados experimentales y computacionales son comunes en la física de altas presiones, pero rara vez se resuelven de manera tan limpia como esta. La combinación de diagnósticos mejorados y difracción de rayos X permitió al equipo del LLNL medir lo que los experimentos anteriores no podían, y el resultado coincidió con la teoría dentro del margen de error .

Los hallazgos también podrían tener una importancia más amplia para el comportamiento de fase del carbono: el diamante es el alótropo estable del carbono a presiones de hasta 1 terapascal, pero más allá de ese umbral, los cálculos sugieren la formación de una estructura cúbica centrada en el cuerpo (BC8), y a presiones superiores a 3 TPa, se predice una estructura cúbica simple . Esta nueva comprensión de la curva de fusión del diamante refinará el diagrama de fase del carbono en las condiciones extremas donde pueden aparecer estas otras fases.