domingo, 30 de diciembre de 2012

Experimento con grafito arroja luz sobre los planetas gigantes, enanas blancas y la fusión dirigida por láser

Un equipo internacional de científicos esta ahora lidiando con los inesperados resultados de un experimento con grafito fuertemente calentado (hasta 17.000 K). Los descubrimientos puede plantear un nuevo problema para físicos que trabajan en fusión nuclear dirigida por láser y puede llevar a los astrofísicos a revisar su comprensión del ciclo de vida de los planetas gigantes y estrellas.

Los investigadores estaban intentando obtener una mejor comprensión acerca de como se comparte la energía entre las diferentes especies de materia, especialmente, como se transfiere desde electrones fuertemente calentados a núcleos iónicos pesados de átomos que se han dejado enfriar. La diferencia en temperaturas entre los electrones calientes y fríos debería estabilizarse tan rápido como los electrones interactúan con los iones; así pues, el tiempo que lleva llegar a una temperatura común es una buena medida de la interacción fuerte entre ambos. Esta interacción también define, por ejemplo, como el calor o radiación es transportado desde el interior de un planeta o estrella hacia su superficie y, por tanto, la evolución planetaria o estelar. El proceso también es esencial para la fusión nuclear donde los electrones son calentados por productos de fusión pero los iones necesitan estar calientes para que tenga lugar más fusión.



Los experimentos previos, usando calentamiento por láser directo, han estado plagados de incertidumbres en la preparación del objetivo y procesos de calentamiento complicando las observaciones y análisis. Además, los modelos teóricos luchan por explicar el largo tiempo de equilibrado de la temperatura encontrado experimentalmente. El equipo de investigadores espera poder resolver esta diferencia elaborando un experimento mucho más preciso. En vez de calentarlo directamente con un láser, emplearon intensos haces de protones creados mediante un novedoso esquema de aceleración dirigida por láser. Calentarlo con los protones resulta en condiciones mucho mejor definidas ya que los protones solo calientan los electrones pero para toda la muestras entera. Como resultado, los investigadores obtuvieron una muestra limpia con electrones a 17.000 º Kelvin mientras los iones permanecían alrededor de la temperatura ambiente de 300 º Kelvin.

Sin embargo, los investigadores encontraron que en lugar de eliminar las diferencias entre el modelo y los resultados observados la diferencia aumentó significativamente. El experimento más preciso muestra de hecho que el equilibrio de las temperaturas para los electrones calientes y los iones fríos es realmente tres veces más lento que lo mostrado por las mediciones previas y más de diez veces más lento que lo predicho por el modelo matemático. Esto significa que el proceso básico de la interacción electrón-ion solo se comprende de forma pobre. Debido a que el mismo proceso también gobierna muchas otras propiedades del material, los resultados tienen amplias implicaciones desde el procesado de materiales a la fusiòn por confinamiento inercial, para nuestra comprensión de los objetos astrofísicos.

Via University of Warwick

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