Estudiamos las estrellas en explosión en nuestra búsqueda para hacer realidad la energía de fusión confiable, pero lo más probable es que hayamos estado pensando mal en las supernovas.

Una nueva investigación dirigida por la Universidad de Michigan muestra que el calor juega un papel importante en la forma en que los materiales se mezclan durante las reacciones de fusión, un factor que tiene, a este punto, se ha dejado fuera de la discusión. Es un hallazgo que debería ayudar a enfocar los estudios futuros sobre cómo funcionan las supernovas y qué podemos aprender de ellas.

Poder de la fusión, energía más limpia y eficiente que la que obtenemos actualmente de la fisión, es la meta. Constantemente se producen reacciones de fusión nuclear en los núcleos de las estrellas, convirtiéndolos en un tema de investigación natural para los científicos que intentan recrearlos para la producción de energía en la Tierra.

Es imposible echar un vistazo dentro de esas estrellas lejanas para que los científicos echen un vistazo a las siguientes mejores cosas:supernovas y reacciones de fusión a pequeña escala creadas en el laboratorio. Y un componente clave de las reacciones de fusión que estudian es la mezcla de Rayleigh-Taylor, que ocurre durante ambos.

Cuando ocurre una supernova, arroja la materia hacia afuera, mezclar diferentes plasmas con varios elementos que incluyen hierro, carbono helio e hidrógeno. Inestabilidad de Rayleigh-Taylor, la dinámica de mezclar gases líquidos o plasmas con diferentes densidades, conduce a la creación de remanentes de supernova.

Los científicos de la U-M creen que nuestros métodos para modelar la mezcla que ocurre en las supernovas han sido históricamente incompletos. Los flujos de energía que provocan el calentamiento tienen un impacto significativo en la mezcla que se produce. Sin embargo, el calor no es una consideración en el modelado astrofísico de Rayleigh-Taylor.

"Rayleigh-Taylor se ha estudiado durante más de 100 años, "dijo Carolyn Kuranz, director del Centro de Investigación Astrofísica Experimental Láser de la U-M y científico investigador asociado de ciencias e ingeniería climáticas y espaciales. "Pero los efectos de estos flujos de alta energía, estos mecanismos que provocan calentamiento, nunca han sido estudiados ".

Los investigadores encontraron que el aumento de los flujos de energía y su calentamiento resultante reduce la cantidad de mezcla que se produce, lo que disminuye la inestabilidad de Rayleigh-Taylor. Además de Kuranz, el equipo científico incluye a los físicos Hye-Sook Park y Channing Huntington del Laboratorio Lawrence Livermore.

"Estos mecanismos de calentamiento reducen la mezcla y pueden tener un efecto dramático en la evolución de una supernova, ", Dijo Kuranz." En nuestro experimento, descubrimos que la mezcla se redujo en un 30 por ciento y esa reducción podría seguir aumentando con el tiempo ".

Para observar el impacto del calor durante la fusión, investigadores recurrieron al láser más grande del mundo en Livermore, Calif. Inaugurado en 2009, la Instalación Nacional de Ignición utiliza calor y láseres para crear una reacción de fusión, creando condiciones similares a las que se ven en un remanente de supernova.

"Se teoriza que Rayleigh-Taylor ocurre en todas las supernovas de Tipo II y hay evidencia de que estas estrellas se están volviendo 'al revés' cuando explotan, ", Dijo Kuranz." Estos experimentos nos ayudan a aprender lo que está sucediendo en el interior ".

La instalación de encendido permitió a los investigadores tener en cuenta el efecto del calor por primera vez.

Las observaciones de estas reacciones controladas de fusión nuclear tienen amplias aplicaciones para la tecnología nuclear. En particular, ofrecen una hoja de ruta para maximizar la eficiencia de la producción de energía.

"Ahora, todas nuestras plantas nucleares son plantas de fisión, ", Dijo Kuranz." Pero la fusión tiende a ser más eficiente y produce menos desechos nucleares. En lugar de utilizar plutonio o uranio, como con la fisión, la fusión se puede generar utilizando elementos más ligeros como los isótopos de hidrógeno. Así que tenemos una fuente casi ilimitada de combustible en la Tierra ".

Un estudio sobre la investigación, "Cómo los flujos de alta energía pueden afectar el crecimiento de la inestabilidad de Rayleigh-Taylor en los remanentes de supernovas jóvenes, "se publica en Comunicaciones de la naturaleza . La investigación fue financiada por el Departamento de Energía.