Gåten løst: Slik kan diamants smeltepunkt under ekstremt trykk både tredoble fusjonsenergien og avsløre Neptuns indre

Hvorfor nøyaktighet betyr noe for inertiell fusjon

Ved National Ignition Facility (NIF) brukes diamant som et "ablator-skall" som omslutter fusjonsdrivstoffet under implosjoner . Smelteatferden og tilstandsligningen som styrer hvordan kapselen reagerer på ekstremt trykk og varme, er avgjørende for å oppnå effektiv kompresjon.

Ved å bruke de korrigerte smeltedataene mener forskerne at de kan "tredoble energiutbyttet" fra NIFs fusjonsimplosjoner gjennom mer effektiv kompresjon og bedre kapseldesign . Det er et betydelig skritt mot målet om inertiell fusjon som en levedyktig energikilde.

Hva det betyr for Uranus og Neptun

Eksperimentene nådde trykk og temperaturer som overstiger forholdene i iskjempers indre, og ga den første direkte bekreftelsen på at krystallinsk diamant kan være stabil dypt inne i Uranus og Neptun . Dataene viser at diamant smelter til en tettere, metallisk væske under disse forholdene, noe som direkte påvirker modeller av planetenes struktur, termiske utvikling og til og med dannelsen av diamantregn i disse verdenene .

Dette bygger på tidligere sjokkk ompresjonsstudier som allerede hadde antydet at diamant kunne være stabil dypt inne i gasskjemper, og viser at smeltekurven har en negativ Clapeyron-helning ved ultra høyt trykk – diamant blir tettere når det smelter, det motsatte av hva som skjer med is på jordoverflaten .

En sjelden avklaring av teori og eksperiment

Avvik mellom eksperimentelle og beregningsmessige resultater er vanlige i høytrykksfysikk, men de blir sjelden løst så rent som dette. Kombinasjonen av forbedret diagnostikk og røntgendiffraksjon gjorde at LLNL-teamet kunne måle det tidligere eksperimenter ikke kunne, og resultatet stemte med teorien innenfor feilmarginen .

Funnene kan også ha bredere betydning for karbons faseatferd: diamant er den stabile allotropen av karbon ved trykk opp til 1 terapascal, men over denne terskelen antyder beregninger dannelsen av en romsentrert kubisk struktur (BC8), og ved trykk over 3 TPa forventes en enkel kubisk struktur . Denne nye forståelsen av diamants smeltekurve vil forfine karbonfasediagrammet under de ekstreme forholdene der disse andre fasene kan oppstå.