En un desarrollo revolucionario para la energía de fusión, investigadores del National Ignition Facility (NIF) han observado fenómenos físicos novedosos en el plasma de fusión por confinamiento inercial (ICF). Este descubrimiento, reportado en enero de 2025, marca un paso crucial en la comprensión de las condiciones extremas similares a las del universo primitivo.
El estudio liderado por el Prof. Jie Zhang del Instituto de Física de la Academia China de Ciencias y la Universidad Jiao Tong de Shanghai reveló desviaciones significativas en los datos del espectro de neutrones de las predicciones hidrodinámicas, indicando la presencia de iones de deuterio-tritio (DT) supra-térmicos. Estos hallazgos desafían los modelos establecidos basados en distribuciones maxwellianas al resaltar efectos cinéticos y mecanismos de no equilibrio previamente pasados por alto.
El equipo de investigación desarrolló un modelo de colisión a gran ángulo que incorpora los potenciales apantallados de iones de fondo y el movimiento relativo de iones durante colisiones binarias. Este enfoque captura eficazmente la compleja cinética de iones, llevando a la creación del código híbrido de partículas en celda LAPINS, que permite simulaciones de alta precisión de plasmas de fusión ICF.
Los avances clave de esta investigación incluyen:
Una mejora de 10 picosegundos en el tiempo de ignición.
Detección de iones de deuterio supra-térmicos por debajo de un umbral de energía de aproximadamente 34 keV.
Casi el doble de las densidades de partículas alfa esperadas.
Aumento del 24 % en las densidades de partículas alfa en el centro del hotspot.
La alineación de los análisis del momento espectral de neutrones del NIF con las simulaciones cinéticas refuerza la validez de estos hallazgos, mostrando discrepancias significativas que aumentan con el rendimiento. Esta investigación no solo mejora la interpretación de los resultados experimentales, sino que también abre nuevas vías para refinar los diseños de ignición y explorar plasmas de combustión nuclear.
Estos conocimientos sobre la compleja física de los plasmas de combustión nuclear podrían conducir potencialmente a avances en la tecnología de energía de fusión, allanando el camino para fuentes de energía sostenibles que imiten los procesos del universo primitivo.