Il danno da radiazioni abbassa il punto di fusione del tungsteno metallico, un effetto che potrebbe contribuire al guasto dei materiali nei reattori a fusione nucleare e in altre applicazioni in cui i materiali sono esposti a radiazioni di particelle provenienti da plasma di fusione estremamente caldo. Questo è il risultato di uno studio, pubblicato oggi in Progressi scientifici , che è stato guidato dai ricercatori del Laboratorio nazionale dell'acceleratore SLAC del Dipartimento dell'energia.

Per imitare i danni che i materiali possono subire nelle dure condizioni di un esperimento di fusione, il team ha bombardato campioni di tungsteno con ioni energetici. Quindi, hanno riscaldato i campioni con un laser ad alta potenza e "filmato" come gli atomi dei campioni hanno risposto con la "fotocamera elettronica" ultraveloce di SLAC, " uno strumento per la diffrazione elettronica ultraveloce (MeV-UED). Hanno scoperto che il tungsteno danneggiato si liquefava a una temperatura inferiore rispetto al tungsteno incontaminato. La combinazione dei loro dati sperimentali con simulazioni avanzate ha permesso ai ricercatori di quantificare, per la prima volta, come il processo di fusione ultrarapida è influenzato dal danno da radiazioni.

I risultati potrebbero aiutare la progettazione di materiali per reattori a fusione, ad esempio fornendo idee per affrontare i siti danneggiati, hanno detto gli scienziati. Sottolineano inoltre l'importanza degli aggiornamenti ad alta energia del laser a raggi X Linac Coherent Light Source (LCLS) di SLAC e dei miglioramenti di potenza della sua struttura laser, che aprirebbe la strada a studi ancora più dettagliati dei materiali in condizioni estreme.