Kawat nano yang dipanaskan dengan sinar laser menghasilkan fusi nuklir skala mikro dengan efisiensi pencatatan

Anonim

Fusi nuklir, proses yang menggerakkan matahari kita, terjadi ketika reaksi nuklir antara unsur-unsur cahaya menghasilkan yang lebih berat. Ini juga terjadi — dalam skala yang lebih kecil — di laboratorium Colorado State University.

Menggunakan laser yang kompak namun kuat untuk memanaskan susunan kawat nano yang dipesan, ilmuwan dan kolaborator CSU telah menunjukkan fusi nuklir skala mikro di laboratorium. Mereka telah mencapai efisiensi pengaturan rekor untuk pembentukan neutron - partikel sub-atom tanpa muatan yang dihasilkan dari proses fusi. Pekerjaan mereka dirinci dalam makalah yang diterbitkan di Nature Communications, dan dipimpin oleh Jorge Rocca, Profesor Distinguished Universitas di bidang teknik listrik dan komputer dan fisika. Penulis pertama kertas adalah Alden Curtis, seorang mahasiswa pascasarjana CSU.

Eksperimen fusi terkontrol laser biasanya dilakukan pada laser bernilai ratusan juta dolar yang disimpan di gedung-gedung seukuran stadion. Eksperimen semacam itu biasanya diarahkan untuk memanfaatkan fusi untuk aplikasi energi bersih.

Sebaliknya, tim mahasiswa Rocca, ilmuwan peneliti, dan kolaborator, bekerja dengan laser tabletop ultra cepat bertenaga tinggi yang mereka buat dari nol. Mereka menggunakan laser yang cepat dan berdenyut untuk menyinari target kabel tak terlihat dan langsung membuat plasma yang sangat panas dan padat — dengan kondisi yang mendekati matahari. Plasma ini mendorong reaksi fusi, mengeluarkan helium dan kilatan neutron energik.

Dalam eksperimen Nature Communications mereka, tim menghasilkan catatan jumlah neutron per unit energi laser — sekitar 500 kali lebih baik daripada eksperimen yang menggunakan target datar konvensional dari bahan yang sama. Target laser mereka adalah array kawat nano yang terbuat dari bahan yang disebut deuterated polyethylene. Bahannya mirip dengan plastik polietilen yang banyak digunakan, tetapi atom hidrogen umumnya diganti dengan deuterium, jenis atom hidrogen yang lebih berat.

Upaya ini didukung oleh simulasi komputer intensif yang dilakukan di University of Dusseldorf (Jerman), dan di CSU.

Membuat neutron fusi secara efisien, dalam skala kecil, dapat menyebabkan kemajuan dalam pencitraan berbasis neutron, dan probe neutron untuk mendapatkan wawasan tentang struktur dan sifat material. Hasilnya juga berkontribusi untuk memahami interaksi sinar laser ultra-intens dengan materi.

menu
menu