Fusión nuclear, el proceso que alimenta nuestro sol, ocurre cuando las reacciones nucleares entre elementos ligeros producen otros más pesados. También está sucediendo, a menor escala, en un laboratorio de la Universidad Estatal de Colorado.

Usando un láser compacto pero poderoso para calentar matrices de nanocables ordenados, Los científicos y colaboradores de CSU han demostrado la fusión nuclear a microescala en el laboratorio. Han logrado una eficiencia récord para la generación de neutrones, partículas subatómicas sin carga que resultan del proceso de fusión. Su trabajo se detalla en un artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza , y está dirigido por Jorge Rocca, Profesor Universitario Distinguido en Ingeniería y Física Eléctrica e Informática. El primer autor del artículo es Alden Curtis, un estudiante de posgrado de CSU.

Los experimentos de fusión controlados por láser se realizan típicamente en láseres de varios cientos de millones de dólares alojados en edificios del tamaño de un estadio. Estos experimentos suelen estar orientados a aprovechar la fusión para aplicaciones de energía limpia.

A diferencia de, El equipo de estudiantes de Rocca, investigadores y colaboradores, trabajar con un ultrarrápido, láser de sobremesa de alta potencia que construyeron desde cero. Usan su ayuno láser pulsado para irradiar un objetivo de cables invisibles y crear instantáneamente extremadamente caliente, plasmas densos, con condiciones que se acercan a las del interior del sol. Estos plasmas impulsan reacciones de fusión, emitiendo helio y destellos de neutrones energéticos.

En su Comunicaciones de la naturaleza experimentar, el equipo produjo una cantidad récord de neutrones por unidad de energía láser, unas 500 veces mejor que los experimentos que utilizan objetivos planos convencionales del mismo material. El objetivo de su láser era una serie de nanocables hechos de un material llamado polietileno deuterado. El material es similar al plástico de polietileno ampliamente utilizado, pero sus átomos de hidrógeno comunes están sustituidos por deuterio, un tipo más pesado de átomo de hidrógeno.

Los esfuerzos fueron apoyados por simulaciones por computadora intensivas realizadas en la Universidad de Dusseldorf (Alemania), y en CSU.

Haciendo neutrones de fusión de manera eficiente, a pequeña escala, podría conducir a avances en las imágenes basadas en neutrones, y sondas de neutrones para conocer mejor la estructura y las propiedades de los materiales. Los resultados también contribuyen a comprender las interacciones de la luz láser ultra intensa con la materia.