Comment de nouvelles mesures de la fusion du diamant pourraient tripler l’énergie de fusion et expliquer les planètes glacées géantes

Pourquoi la précision est cruciale pour la fusion par confinement inertiel

Au National Ignition Facility (NIF), le diamant est utilisé comme coque ablateur qui encapsule le combustible de fusion lors des implosions . Le comportement à la fusion et l'équation d'état qui régit la réaction de la capsule à la pression et à la chaleur extrêmes sont essentiels pour obtenir une compression efficace.

En appliquant les données corrigées sur la fusion, les chercheurs pensent pouvoir « tripler le gain d'énergie » des implosions de fusion du NIF grâce à une compression plus efficace et une meilleure conception de la capsule . Cela représente une étape importante vers l'objectif de la fusion par confinement inertiel en tant que source d'énergie viable.

Ce que cela signifie pour Uranus et Neptune

Les expériences ont atteint des pressions et des températures supérieures à celles rencontrées à l'intérieur des planètes glacées géantes, fournissant la première confirmation directe que le diamant cristallin peut rester stable au plus profond d'Uranus et de Neptune . Les données montrent que sous ces conditions, le diamant fond en un fluide métallique plus dense, ce qui informe directement les modèles de structure planétaire, d'évolution thermique et même de précipitation de « pluie de diamant » au sein de ces mondes .

Cela s'appuie sur des études antérieures de compression par choc qui avaient déjà suggéré que le diamant pourrait être stable au cœur des planètes géantes, montrant que la courbe de fusion a une pente de Clapeyron négative aux ultra-hautes pressions : le diamant devient plus dense en fondant, ce qui est l'inverse du comportement de la glace à la surface de la Terre .

Une rare résolution entre théorie et expérience

Les divergences entre résultats expérimentaux et computationnels sont courantes en physique des hautes pressions, mais elles sont rarement résolues aussi nettement. La combinaison de diagnostics améliorés et de diffraction des rayons X a permis à l'équipe du LLNL de mesurer ce que les expériences précédentes ne pouvaient pas, et le résultat correspond à la théorie dans la marge d'erreur .

Ces découvertes pourraient également avoir une importance plus large pour le comportement de phase du carbone : le diamant est l'allotrope stable du carbone à des pressions allant jusqu'à 1 térapascal, mais au-delà de ce seuil, les calculs suggèrent la formation d'une structure cubique centrée (BC8), et à des pressions supérieures à 3 TPa, une structure cubique simple est prédite . Cette nouvelle compréhension de la courbe de fusion du diamant affinera le diagramme de phase du carbone dans les conditions extrêmes où ces autres phases pourraient apparaître.