De energiedichtheid in het centrum van een ster is hoger dan we ons kunnen voorstellen - vele miljarden atmosferen, vergeleken met de druk van 1 atmosfeer waarmee we hier op het aardoppervlak leven.

Deze extreme omstandigheden kunnen alleen in het laboratorium worden nagebootst door middel van fusie-experimenten met 's werelds grootste lasers, die zo groot zijn als stadions. Nutsvoorzieningen, wetenschappers hebben een experiment uitgevoerd aan de Colorado State University dat een nieuwe weg biedt om zulke extreme omstandigheden te creëren, met veel kleinere, compacte lasers die ultrakorte laserpulsen gebruiken die arrays van uitgelijnde nanodraden bestralen.

de experimenten, onder leiding van University Distinguished Professor Jorge Rocca in de afdelingen Electrical and Computer Engineering and Physics, nauwkeurig gemeten hoe diep deze extreme energieën de nanostructuren binnendringen. Deze metingen zijn gedaan door de karakteristieke röntgenstralen te volgen die worden uitgezonden door de nanodraadarray, waarin de materiaalsamenstelling verandert met de diepte.

Numerieke modellen die door de experimenten zijn gevalideerd, voorspellen dat het verhogen van de bestralingsintensiteit tot het hoogste niveau dat mogelijk wordt gemaakt door de ultrasnelle lasers van vandaag, een druk zou kunnen genereren die die in het centrum van onze zon overtreft.

De resultaten, gepubliceerd op 11 januari in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , een weg openen naar het verkrijgen van ongekende drukken in het laboratorium met compacte lasers. Het werk zou een nieuw onderzoek kunnen openen naar fysica met hoge energiedichtheid; hoe sterk geladen atomen zich gedragen in dichte plasma's; en hoe licht zich voortplant bij ultrahoge drukken, temperaturen, en dichtheden.

Het creëren van materie in het regime van ultrahoge energiedichtheid zou de studie van lasergestuurde fusie kunnen helpen - met behulp van lasers om gecontroleerde kernfusiereacties aan te sturen - en tot een beter begrip van atomaire processen in astrofysische en extreme laboratoriumomgevingen.

Het vermogen om materie met ultrahoge energiedichtheid te creëren met behulp van kleinere faciliteiten is dus van groot belang om deze extreme plasmaregimes toegankelijker te maken voor fundamentele studies en toepassingen. Een dergelijke toepassing is de efficiënte omzetting van optisch laserlicht in heldere flitsen van röntgenstralen.

Het werk was een multi-institutionele inspanning onder leiding van CSU, waaronder afgestudeerde studenten Clayton Bargsten, Reed Hollinger, Alex Rockwood, en student David Keiss, allemaal werken met Rocca. Ook betrokken waren onderzoekswetenschappers Vyacheslav Shlyapsev, die in de modellenwereld werkte, en Yong Wang en Shoujun Wang, allemaal uit dezelfde groep.

Co-auteurschap omvatte Maria Gabriela Capeluto van de Universiteit van Buenos Aires, en Richard Londen, Riccardo Tommasini en Jaebum Park van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). Numerieke simulaties werden uitgevoerd door Vural Kaymak en Alexander Pukhov van de Heinrich-Heine University in Düsseldorf, met behulp van atoomgegevens door Michael Busquet en Marcel Klapisch van Artep, Inc.