200 jaar oude warmteoverdrachtstheorie bevestigd in plasma's met hoge energiedichtheid

Een fenomeen dat meer dan 200 jaar geleden werd beschreven door Joseph Fourier, de interfaciale thermische weerstand (ITR), is voor het eerst gedocumenteerd in plasma's met hoge energiedichtheid (HED) door onderzoekers van de University of Nevada, Reno, en het Los Alamos National Laboratory. De bevindingen, gepubliceerd in Nature Communications, onthullen dat de warmtestroom wordt belemmerd tussen materialen bij extreme drukken en temperaturen, zoals die voorkomen in fusie-experimenten en in het binnenste van planeten. Met behulp van de Omega-60 laser in het Laboratory for Laser Energetics in Rochester, NY, verwarmde het team, onder leiding van Thomas White en Cameron Allen, koperfolies met een energetische laser om röntgenstralen uit te zenden, die vervolgens een wolfraamdraad naast een plastic coating verwarmden. Verrassend genoeg werd de warmteoverdracht tussen het wolfraam en het plastic aanzienlijk belemmerd. White legde uit dat elektronen die thermische energie dragen, verstrooien op het grensvlak, waardoor een efficiënte warmtestroom wordt voorkomen. Deze ontdekking heeft aanzienlijke implicaties voor inertiële opsluitingsfusie-experimenten, waarbij meerlagige doelen worden gebruikt. Het begrijpen van ITR kan discrepanties tussen simulaties en experimentele resultaten oplossen. Jeremiah Williams, directeur van het Plasma Physics Program van de National Science Foundation, merkte op dat het werk nieuwe inzichten biedt in de energieoverdracht in extreme omgevingen, met implicaties voor technologieën variërend van medische diagnostiek tot nationale veiligheid.