Misurare la fusione del diamante: un passo avanti per l'energia da fusione e lo studio dei pianeti ghiacciati

Perché l'accuratezza è importante per la fusione a confinamento inerziale

Al National Ignition Facility (NIF), il diamante viene utilizzato come guscio ablator che incapsula il combustibile per fusione durante le implosioni . Il comportamento di fusione e l'equazione di stato che governa la risposta della capsula a calore e pressione estremi sono fondamentali per ottenere una compressione efficiente.

Applicando i dati corretti sulla fusione, i ricercatori ritengono di poter "triplicare il guadagno energetico" dalle implosioni di fusione del NIF attraverso una compressione più efficiente e un miglior design della capsula . Ciò rappresenta un passo significativo verso l'obiettivo della fusione a confinamento inerziale come fonte energetica praticabile.

Cosa significa per Urano e Nettuno

Gli esperimenti hanno raggiunto pressioni e temperature superiori a quelle presenti all'interno dei pianeti giganti ghiacciati, fornendo la prima conferma diretta che il diamante cristallino può rimanere stabile nelle profondità di Urano e Nettuno . I dati mostrano che, in quelle condizioni, il diamante fonde in un fluido metallico più denso, il che informa direttamente i modelli di struttura planetaria, evoluzione termica e persino la precipitazione di "pioggia" di diamanti all'interno di questi mondi .

Questo si basa su studi precedenti di compressione d'urto che avevano già suggerito che il diamante potesse essere stabile in profondità all'interno dei pianeti giganti, mostrando che la curva di fusione ha una pendenza di Clapeyron negativa a pressioni ultra-elevate: il diamante diventa più denso quando fonde, l'opposto di ciò che accade con il ghiaccio sulla superficie terrestre .

Una rara risoluzione tra teoria ed esperimento

Le discrepanze tra risultati sperimentali e computazionali sono comuni nella fisica delle alte pressioni, ma raramente vengono risolte in modo così netto. La combinazione di diagnostica avanzata e diffrazione dei raggi X ha permesso al team del LLNL di misurare ciò che gli esperimenti precedenti non potevano, e il risultato ha corrisposto alla teoria entro il margine di errore .

I risultati potrebbero avere anche un significato più ampio per il comportamento di fase del carbonio: il diamante è l'allotropo stabile del carbonio a pressioni fino a 1 terapascal, ma oltre questa soglia, i calcoli suggeriscono la formazione di una struttura cubica a corpo centrato (BC8), e a pressioni superiori a 3 TPa, è prevista una struttura cubica semplice . Questa nuova comprensione della curva di fusione del diamante perfezionerà il diagramma di fase del carbonio nelle condizioni estreme in cui queste altre fasi potrebbero apparire.