200 Jahre alte Wärmetransfertheorie in Hochenergiedichte-Plasmen bestätigt

Ein Phänomen, das vor über 200 Jahren von Joseph Fourier beschrieben wurde, der Grenzflächenwärmewiderstand (ITR), wurde erstmals in Hochenergiedichte-Plasmen (HED) von Forschern der University of Nevada, Reno, und des Los Alamos National Laboratory dokumentiert. Die in Nature Communications veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass der Wärmefluss zwischen Materialien bei extremen Drücken und Temperaturen, wie sie in Fusionsexperimenten und im Inneren von Planeten vorkommen, behindert wird. Unter Verwendung des Omega-60-Lasers am Laboratory for Laser Energetics in Rochester, NY, erhitzte das Team unter der Leitung von Thomas White und Cameron Allen Kupferfolien mit einem energiereichen Laser, um Röntgenstrahlen auszusenden, die dann einen Wolframdraht neben einer Kunststoffbeschichtung erhitzten. Überraschenderweise wurde der Wärmetransfer zwischen Wolfram und Kunststoff erheblich behindert. White erklärte, dass Elektronen, die Wärmeenergie tragen, an der Grenzfläche streuen und so einen effizienten Wärmefluss verhindern. Diese Entdeckung hat erhebliche Auswirkungen auf Trägheitsfusionsexperimente, bei denen mehrschichtige Targets verwendet werden. Das Verständnis von ITR könnte Diskrepanzen zwischen Simulationen und experimentellen Ergebnissen lösen. Jeremiah Williams, Direktor des Plasma Physics Program der National Science Foundation, merkte an, dass die Arbeit neue Einblicke in den Energietransfer in extremen Umgebungen bietet, mit Auswirkungen auf Technologien von der medizinischen Diagnostik bis hin zur nationalen Sicherheit.