Elmasın erime gizemi çözüldü: Füzyon yatırımlarına yeni ivme

Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı (LLNL) araştırmacıları, Dünya çekirdeğindeki basıncın yaklaşık üç katına ulaşan koşullarda elmasın erime sürecini doğrudan ölçtü. Nature Physics dergisinde yayımlanan çalışma, Rochester Üniversitesi Lazer Enerji Laboratuvarı’ndaki Omega Lazer Tesisi’nde gerçekleştirilen dinamik sıkıştırma deneylerine dayanıyor. Lazerlerle oluşturulan güçlü şok dalgaları altında elmas numunelerinin davranışı, X-ışını kırınımı yöntemiyle milyarda bir saniyelik zaman aralıklarında izlendi. Elde edilen sıcaklık ve erime verilerinin kuantum mekaniği tabanlı simülasyonlarla neredeyse tam uyum göstermesi, deneysel ölçümler ile teorik tahminler arasında yaklaşık 20 yıldır süren yüzde 20’lik farkı ortadan kaldırdı.

FÜZYONDA VERİM

Yeni ölçümler, ataletli hapsolma füzyonunda kullanılan elmas kapsüllerin nasıl sıkıştırılması gerektiğine ilişkin hesaplamaları da etkiliyor. Füzyon yakıtını çevreleyen elmas katmanın homojen biçimde sıvı hale geçmesini sağlayan başlangıç şoklarının, daha önce öngörülenden daha düşük hızlarda uygulanabileceği belirlendi. Şok hızının azaltılması, yakıtın daha fazla sıkıştırılmasına imkan verebilir. LLNL araştırmacılarına göre bu yaklaşım, Ulusal Ateşleme Tesisi’ndeki deneylerde aynı lazer enerjisiyle elde edilen net enerji kazanımını üç kata kadar artırma potansiyeli taşıyor.

ELMASIN DAVRANIŞI

Çalışma, aşırı basınç altında karbonun erimeye kadar elmas yapısını koruduğunu da doğruladı. Bu sonuç, yüksek basınç fiziğinde uzun süredir kullanılan modellerin yeniden değerlendirilmesini sağlıyor. Araştırmacılar, ölçümlerde elde edilen yeni erime parametrelerinin yalnızca füzyon kapsüllerinin tasarımında değil, elmasın yüksek basınç ve sıcaklık altındaki davranışını açıklayan diğer hesaplamalarda da kullanılabileceğini belirtiyor.

GEZEGEN MODELLERİ

Yeni veriler, Neptün ve Uranüs gibi buz devlerinin iç yapısına ilişkin modeller açısından da önem taşıyor. Bu gezegenlerin derinliklerinde yüksek basınç altında karbonun kristalleşerek elmasa dönüşebileceği ve çekirdeğe doğru çökelebileceği düşünülüyor. Elmasın hangi basınç ve sıcaklıkta eridiğine ilişkin daha kesin ölçümler, bu süreçlerin gezegen modellerinde daha doğru hesaplanmasına imkan verecek.

YENİ TESTLER

LLNL ekibi, çalışmalarını Ulusal Ateşleme Tesisi’nde sürdürmeyi planlıyor. Araştırmacılar, elmas kapsüllerin sıkıştırmanın daha ileri aşamalarındaki davranışını ve çoklu şok dalgaları karşısındaki kararlılığını incelemeye odaklanacak.