Un team di ricercatori dell'Università di Osaka ha studiato un nuovo metodo per generare energia da fusione nucleare, dimostrando che l'effetto relativistico della luce laser ultra-intensa migliora rispetto agli attuali metodi di "accensione rapida" nella ricerca sulla fusione laser per riscaldare il carburante abbastanza a lungo da generare energia elettrica. Questi risultati potrebbero fornire una scintilla per la fusione laser, inaugurando una nuova era di produzione di energia senza carbone.

L'attuale energia nucleare utilizza la fissione di isotopi pesanti, come l'uranio, in elementi più leggeri per produrre energia. Ancora, questo potere di fissione ha grandi preoccupazioni, come lo smaltimento del combustibile esaurito e il rischio di crolli. Un'alternativa promettente alla fissione è la fusione nucleare. Come tutte le stelle, il nostro sole è alimentato dalla fusione di isotopi leggeri, in particolare idrogeno, in elementi più pesanti. La fusione ha molti vantaggi rispetto alla fissione, compresa la mancanza di rifiuti pericolosi o il rischio di reazioni nucleari incontrollate.

Però, ottenere più energia da una reazione di fusione di quanta ne sia stata immessa è rimasto un obiettivo sfuggente. Questo perché i nuclei di idrogeno si respingono fortemente, e la fusione richiede condizioni estreme di calore e pressione, come quelle che si trovano all'interno del sole, per esempio, per schiacciarli insieme. Un metodo, chiamato "confinamento inerziale" utilizza impulsi laser ad altissima energia per riscaldare e comprimere un pellet di combustibile prima che abbia la possibilità di essere fatto saltare in aria. Sfortunatamente, questa tecnica richiede un controllo estremamente preciso dell'energia del laser in modo che le onde d'urto di compressione arrivino tutte al centro contemporaneamente.

Ora, un team guidato dall'Università di Osaka ha sviluppato un metodo modificato per il confinamento inerziale che può essere eseguito in modo più coerente utilizzando un secondo colpo laser. In accensione rapida "super-penetrazione", il secondo laser direttamente irradiato produce elettroni in rapido movimento in plasma denso che riscaldano il nucleo durante la compressione per innescare la fusione. "Utilizzando il comportamento relativistico del laser ad alta intensità, l'energia può essere fornita in modo affidabile per alimentare nel plasma imploso mirando all'accensione, " dice il primo autore Tao Gong.

Il carburante per questo metodo, che di solito è una miscela di isotopi di idrogeno deuterio e trizio, è più facile da ottenere dell'uranio, e diventa elio innocuo dopo la fusione. "Questo risultato è un passo importante verso la realizzazione dell'energia di fusione laser, così come per altre applicazioni della fisica ad alta densità di energia, comprese le cure mediche, " spiega l'autore senior Kazuo Tanaka.