Ifølge LLNL-forsker Marius Millot klarte teamet "å ta bitte små diamantprøver og sjokkkomp rimere dem til temperaturer varmere enn solens overflate og til trykk høyere enn sentrum av Neptun og Uranus – og fortsatt måle atomstruktur, temperatur, tetthet og optisk reflektivitet" .

Hovedresultatet: den nye målingen av diamants smeltetemperatur stemte nesten perfekt med kvantebaserte simuleringer, og lukket et avvik på omtrent 20% som hadde plaget feltet i to tiår . Eksperimentene viste også at karbon forble i diamantstruktur helt til det smeltet, uten å gå via en mellomliggende krystallinsk fase som noen tidligere eksperimenter hadde antydet .

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.

Ifølge LLNL-forsker Marius Millot klarte teamet "å ta bitte små diamantprøver og sjokkkomp rimere dem til temperaturer varmere enn solens overflate og til trykk høyere enn sentrum av Neptun og Uranus – og fortsatt måle atomstruktur, temperatur, tetthet og optisk reflektivitet" .

Hovedresultatet: den nye målingen av diamants smeltetemperatur stemte nesten perfekt med kvantebaserte simuleringer, og lukket et avvik på omtrent 20% som hadde plaget feltet i to tiår . Eksperimentene viste også at karbon forble i diamantstruktur helt til det smeltet, uten å gå via en mellomliggende krystallinsk fase som noen tidligere eksperimenter hadde antydet .

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.