Fusión nuclear a microescala con nanohilos calentados por láser

Usando un láser compacto pero potente para calentar matrices de nanohilos ordenados, científicos de la Universidad de Colorado State han demostrado la fusión nuclear a microescala en el laboratorio.

La fusión nuclear, el proceso que alimenta nuestro sol, ocurre cuando las reacciones nucleares entre elementos ligeros producen más pesados.

Los nuevos experimentos con esta energía han logrado una eficiencia récord para la generación de neutrones: partículas subatómicas sin carga resultantes del proceso de fusión. El trabajo se detalla en un artículo publicado en Nature Communications, y está dirigido por Jorge Rocca, profesor en ingeniería eléctrica y computación y física. El primer autor del artículo es Alden Curtis, un estudiante graduado de esta universidad.

Los experimentos de fusión controlados por láser se realizan típicamente en láseres de cientos de millones de dólares alojados en edificios del tamaño de un estadio. Tales experimentos generalmente están orientados a aprovechar la fusión para aplicaciones de energía limpia.

Por el contrario, el equipo de estudiantes, investigadores científicos y colaboradores de Rocca, trabajan con un láser de sobremesa de alta potencia y ultra rápido que construyeron desde cero. Usan su láser rápido y pulsado para irradiar un objetivo de cables invisibles y crean instantáneamente plasmas extremadamente calientes y densos, con condiciones que se aproximan a las del interior del sol. Estos plasmas provocan reacciones de fusión, emiten helio y destellos de neutrones energéticos.

En su experimento, descrito en un comunicado, el equipo produjo una cantidad récord de neutrones por unidad de energía láser, unas 500 veces mejor que los experimentos que utilizan objetivos planos convencionales del mismo material. El objetivo de su láser era una serie de nanocables hechos de un material llamado polietileno deuterado. El material es similar al plástico de polietileno ampliamente utilizado, pero sus átomos de hidrógeno comunes son sustituidos por deuterio, un tipo más pesado de átomo de hidrógeno.

Los esfuerzos fueron respaldados por intensas simulaciones computarizadas realizadas en la Universidad de Dusseldorf (Alemania) y en Colorado State.

Producir neutrones de fusión de manera eficiente, a pequeña escala, podría conducir a avances en la formación de imágenes basadas en neutrones y sondas de neutrones para obtener información sobre la estructura y las propiedades de los materiales. Los resultados también contribuyen a comprender las interacciones de la luz láser ultraintensa con la materia.

Fuente: Europa Press

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