Fusione nucleare, il processo che alimenta il nostro sole, accade quando le reazioni nucleari tra elementi leggeri ne producono di più pesanti. Succede anche, su scala ridotta, in un laboratorio della Colorado State University.

Utilizzando un laser compatto ma potente per riscaldare array di nanofili ordinati, Scienziati e collaboratori della CSU hanno dimostrato la fusione nucleare su microscala in laboratorio. Hanno raggiunto un'efficienza da record per la generazione di neutroni, particelle subatomiche prive di carica risultanti dal processo di fusione. Il loro lavoro è dettagliato in un articolo pubblicato su Comunicazioni sulla natura , ed è guidato da Jorge Rocca, Professore Emerito Universitario di Ingegneria Elettrica, Informatica e Fisica. Il primo autore del documento è Alden Curtis, uno studente laureato CSU.

Gli esperimenti di fusione controllata a guida laser vengono in genere eseguiti su laser da centinaia di milioni di dollari alloggiati in edifici delle dimensioni di uno stadio. Tali esperimenti sono generalmente orientati allo sfruttamento della fusione per applicazioni di energia pulita.

In contrasto, Il team di studenti di Rocca, ricercatori e collaboratori, lavorare con un ultra veloce, laser da tavolo ad alta potenza che hanno costruito da zero. Usano il loro digiuno, laser pulsato per irradiare un bersaglio di fili invisibili e creare istantaneamente estremamente caldo, plasmi densi, con condizioni che si avvicinano a quelle all'interno del sole. Questi plasmi guidano le reazioni di fusione, emettendo elio e lampi di neutroni energetici.

nella loro Comunicazioni sulla natura sperimentare, il team ha prodotto un numero record di neutroni per unità di energia laser, circa 500 volte meglio degli esperimenti che utilizzano bersagli piatti convenzionali dello stesso materiale. L'obiettivo del loro laser era una serie di nanofili fatti di un materiale chiamato polietilene deuterato. Il materiale è simile alla plastica di polietilene ampiamente utilizzata, ma i suoi comuni atomi di idrogeno sono sostituiti da deuterio, un tipo più pesante di atomo di idrogeno.

Gli sforzi sono stati supportati da intense simulazioni al computer condotte presso l'Università di Dusseldorf (Germania), e alla CSU.

Rendere efficientemente i neutroni di fusione, su piccola scala, potrebbe portare a progressi nell'imaging basato su neutroni, e sonde di neutroni per ottenere informazioni sulla struttura e le proprietà dei materiali. I risultati contribuiscono anche alla comprensione delle interazioni della luce laser ultra-intensa con la materia.