Intan Cair pada 7,300 Kelvin: Kajian LLNL Tamatkan Perbalahan 20 Tahun, Boleh Gandakan Tenaga Fusion Tiga Kali Ganda

2. Di bawah satu kejutan, intan terus cair tanpa fasa perantaraan

Data sinar-X menunjukkan bahawa struktur kristal intan kekal tanpa berubah menjadi fasa BC8 (struktur karbon tekanan tinggi) yang diramalkan sebelum mencair. Kekisi intan kekal utuh sehingga atom karbon tiba-tiba terbalik menjadi cecair tidak teratur . Pasukan penyelidik mengaitkan fenomena ini dengan perangkap kinetik: di bawah satu kejutan pantas, tidak ada masa yang cukup untuk ikatan karbon yang kuat putus dan tersusun semula menjadi BC8, jadi sistem terus cair terus daripada struktur intan pejal .

3. Kejutan awal yang lebih perlahan boleh gandakan tenaga fusion tiga kali ganda di NIF

Dalam eksperimen kurungan inersia fusion (ICF) di National Ignition Facility, kapsul intan digunakan untuk memegang bahan api deuterium-tritium. Model karbon yang diperhalusi daripada kajian ini menunjukkan bahawa penggunaan gelombang kejutan awal yang lebih perlahan — yang masih mencairkan intan sepenuhnya — akan menjadikan bahan api fusion lebih mudah mampat, membolehkan hasil tenaga yang lebih tinggi dengan pacuan laser yang sama. Simulasi menunjukkan ini boleh meningkatkan perolehan tenaga fusion sehingga tiga kali ganda, tertakluk kepada kawalan mekanisme degradasi lain .

4. Intan terapung dalam leburannya sendiri (seperti ais dalam air)

Pada tekanan tinggi, intan pejal adalah kurang tumpat daripada karbon cecair logam yang terbentuk apabila ia cair, bermakna intan pejal terapung di atas karbon cecair — analogi dengan kiub ais terapung dalam air . Ini juga menghasilkan cerun Clapeyron negatif pada sebahagian julat lebur, di mana peningkatan tekanan sebenarnya menurunkan suhu lebur .

Implikasi untuk Penyelidikan Tenaga Fusion

Kajian ini secara langsung menambah baik model reka bentuk ICF. Simulasi pelakuran NIF kini boleh menggabungkan persamaan keadaan karbon yang disahkan secara eksperimen, menghapuskan sumber ketidakpastian utama dalam prestasi kapsul . Peningkatan perolehan tenaga yang diramalkan (sehingga tiga kali ganda) adalah potensi peningkatan yang bermakna untuk mencapai rejim fusion hasil lebih tinggi di NIF, walaupun penyelidik memberi amaran ia bergantung kepada kawalan mekanisme degradasi kapsul lain . Kapsul intan sudah menjadi tumpuan tembakan rekod NIF — kapsul intan berkualiti tinggi membolehkan NIF mencapai kejayaan 8.6 MJ tenaga fusion pada 7 April 2025 . Pemahaman lebih baik tentang kelakuan fasa intan secara langsung memaklumkan generasi sasaran seterusnya.

Implikasi untuk Sains Planet

Keadaan tekanan dan suhu yang dicapai dalam eksperimen adalah relevan secara langsung dengan bahagian dalam gergasi ais seperti Uranus dan Neptun (tekanan sehingga ~1.8 TPa, setanding dengan tekanan jauh di dalam planet-planet ini) . Penemuan bahawa intan boleh wujud bersama dan terapung dalam karbon cecair logam membantu memodelkan "hujan intan" — pemendakan intan yang telah lama dihipotesiskan daripada lapisan karbon cecair di dalam gergasi ais. Pemerhatian bahawa intan kekal secara metastabil di bawah mampatan pantas juga memaklumkan bagaimana karbon berkelakuan semasa pembentukan planet dan peristiwa dinamik .