Kernfusie, het proces dat onze zon aandrijft, gebeurt wanneer kernreacties tussen lichte elementen zwaardere produceren. Het gebeurt ook - op kleinere schaal - in een laboratorium van de Colorado State University.

Met behulp van een compacte maar krachtige laser om arrays van geordende nanodraden te verwarmen, CSU-wetenschappers en medewerkers hebben kernfusie op microschaal in het laboratorium gedemonstreerd. Ze hebben een recordrendement bereikt voor het genereren van neutronen - ladingsloze subatomaire deeltjes die het resultaat zijn van het fusieproces. Hun werk wordt gedetailleerd beschreven in een paper gepubliceerd in Natuurcommunicatie , en wordt geleid door Jorge Rocca, Universitair Distinguished Professor in elektrotechniek en computertechniek en natuurkunde. De eerste auteur van het artikel is Alden Curtis, een afgestudeerde CSU-student.

Lasergestuurde gecontroleerde fusie-experimenten worden meestal uitgevoerd met lasers van honderden miljoenen dollars die zijn gehuisvest in gebouwen ter grootte van een stadion. Dergelijke experimenten zijn meestal gericht op het benutten van fusie voor toepassingen met schone energie.

In tegenstelling tot, Rocca's studententeam, onderzoekers en medewerkers, werken met een ultrasnelle, krachtige tafelbladlaser die ze helemaal opnieuw hebben gebouwd. Ze gebruiken hun snelle, gepulseerde laser om een ​​doelwit van onzichtbare draden te bestralen en onmiddellijk extreem hete, dichte plasma's - met omstandigheden die die in de zon benaderen. Deze plasma's sturen fusiereacties aan, helium en flitsen van energetische neutronen afgeven.

in hun Natuurcommunicatie experiment, het team produceerde een recordaantal neutronen per eenheid laserenergie - ongeveer 500 keer beter dan experimenten die conventionele platte doelen van hetzelfde materiaal gebruiken. Het doelwit van hun laser was een reeks nanodraden gemaakt van een materiaal dat gedeutereerd polyethyleen wordt genoemd. Het materiaal is vergelijkbaar met het veelgebruikte polyethyleen plastic, maar de gewone waterstofatomen zijn vervangen door deuterium, een zwaarder soort waterstofatoom.

De inspanningen werden ondersteund door intensieve computersimulaties uitgevoerd aan de Universiteit van Düsseldorf (Duitsland), en bij CSU.

Fusieneutronen efficiënt maken, op kleine schaal, zou kunnen leiden tot vooruitgang in op neutronen gebaseerde beeldvorming, en neutronensondes om inzicht te krijgen in de structuur en eigenschappen van materialen. De resultaten dragen ook bij aan het begrijpen van interacties van ultra-intens laserlicht met materie.