Timantti sulaa 7 300 kelvinissä – läpimurto voi kolminkertaistaa fuusioenergian saannon

2. Yhdellä iskulla timantti ohittaa välivaiheet ja sulaa suoraan

Röntgendata osoitti, että timantin kiderakenne säilyy ilman muuttumista ennustettuun BC8-faasiin (korkeapaineinen hiilirakenne) ennen sulamista. Timanttihila pysyy ehjänä, kunnes hiiliatomit yhtäkkiä romahtavat epäjärjestyneeksi nesteeksi . Tutkijat selittävät tämän kineettisellä loukkuuntumisella: yhdessä nopeassa iskussa ei ole tarpeeksi aikaa vahvojen hiilisidosten katkeamiseen ja uudelleenjärjestäytymiseen BC8:ksi, joten järjestelmä sulaa suoraan kiinteästä timanttirakenteesta .

3. Hitaammat alkuiskut voisivat kolminkertaistaa fuusioenergian saannon NIF:ssä

Inertiaalisen koossapitofuusion kokeissa National Ignition Facilityssa timanttikapselit sisältävät deuterium-tritium-polttoainetta. Tämän tutkimuksen tarkennettu hiilimalli osoittaa, että hieman hitaampien alkuiskuaaltojen käyttö – jotka silti sulattavat timantin täysin – tekisi fuusiopolttoaineesta puristuvampaa, mikä mahdollistaisi suuremmat energiatuotot samalla laserteholla. Simulaatiot viittaavat siihen, että tämä voisi lisätä fuusioenergian saantoa jopa kolminkertaiseksi, mikäli muita hajoamismekanismeja saadaan hallintaan .

4. Timantti kelluu omassa sulassaan (kuten jää vedessä)

Korkeassa paineessa kiinteä timantti on vähemmän tiheää kuin metallinen hiilineste, johon se sulaa, eli kiinteä timantti kelluu nestemäisen hiilen päällä – analogisesti jääkuutioiden kanssa, jotka kelluvat vedessä . Tämä tuottaa myös negatiivisen Clapeyron-kaltevuuden osalla sulamislämpötila-aluetta, jossa paineen lisääminen itse asiassa laskee sulamislämpötilaa .

Vaikutukset fuusioenergiatutkimukseen

Tutkimus parantaa suoraan ICF:n suunnittelumalleja. NIF:n nykyiset imploosiosimulaatiot voivat nyt sisällyttää kokeellisesti vahvistetut hiilen tilanyhtälöt, poistaen keskeisen epävarmuustekijän kapselien suorituskyvyssä . Ennustettu jopa kolminkertainen energiansaannon kasvu on merkittävä potentiaalinen lisäys korkeamman tuoton fuusioregiimien saavuttamiseksi NIF:ssä, vaikka tutkijat varoittavat, että se riippuu muiden kapselin hajoamismekanismien hallinnasta . Timanttikapselit ovat jo NIF:n ennätyslaukausten keskiössä – korkealaatuinen timanttikapseli mahdollisti NIF:n 8,6 megajoulen fuusiotuoton virstanpylvään 7. huhtikuuta 2025 . Parempi ymmärrys timantin faasikäyttäytymisestä vaikuttaa suoraan näiden kohteiden seuraavaan sukupolveen.

Vaikutukset planeettatieteeseen

Kokeissa saavutetut paine- ja lämpötilaolosuhteet ovat suoraan merkityksellisiä jääjättiläisten, kuten Uranuksen ja Neptunuksen, sisuksille (paineet jopa ~1,8 TPa, vertailukelpoiset syvällä näiden planeettojen sisällä) . Löytö siitä, että timantti voi esiintyä rinnakkain metallisen hiilinesteen kanssa ja kellua siinä, auttaa mallintamaan "timanttisadetta" – pitkään hypoteesina ollutta timantin saostumista nestemäisistä hiilikerroksista jääjättiläisten sisuksissa. Havainto, että timantti pysyy metastabiilina nopean puristuksen alaisena, auttaa myös ymmärtämään, miten hiili käyttäytyy planeettojen muodostumisen ja dynaamisten tapahtumien aikana .