Em um Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) Artigo "Special Feature" publicado online em 26 de junho Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) e pesquisadores da Universidade de Michigan relataram experiências e técnicas recentes projetadas para melhorar a compreensão e o controle de instabilidades hidrodinâmicas (fluidas) em configurações de alta densidade de energia (HED), como aquelas que ocorrem implosões de fusão de confinamento inercial no Instalação Nacional de Ignição (NIF).

Este artigo descreveu quatro áreas de pesquisa de HED que se concentram nas instabilidades de Rayleigh-Taylor (RT), que surgem quando dois fluidos ou plasmas de densidades diferentes são acelerados juntos, com o fluido mais leve (densidade mais baixa) empurrando e acelerando o fluido mais pesado (densidade mais alta).

Essas instabilidades podem degradar o desempenho de implosão do NIF porque amplificam os defeitos do alvo, bem como perturbações causadas por recursos de engenharia como as "tendas" usadas para suspender a cápsula alvo no hohlraum e o tubo de enchimento que injeta combustível de fusão na cápsula.

Por outro lado, RT e seu análogo de choque, a instabilidade de Richtmyer-Meshkov, são vistos quando explosões estelares (supernovas) ejetam seu material central, como titânio, ferro e níquel, no espaço interestelar. O material penetra e ultrapassa os envoltórios externos dos elementos mais leves de silício, oxigênio, carbono, hélio e hidrogênio. Além disso, um regime único de fluxo de plástico de estado sólido HED e instabilidades hidrodinâmicas podem ocorrer na dinâmica da formação planetária e nos impactos de asteróides e meteoros.

o PNAS documento apresenta resumos de estudos de uma ampla gama de instabilidades HED RT que são relevantes para a astrofísica, ciência planetária, dinâmica de impacto de hipervelocidade e fusão de confinamento inercial (ICF).

Os pesquisadores disseram que os estudos, embora tenha como objetivo principal melhorar a compreensão dos mecanismos de estabilização no crescimento RT em implosões de NIF, também oferecem "oportunidades únicas para estudar fenômenos que normalmente só podem ser encontrados na astrofísica de alta energia, astronomia e ciência planetária, "como o interior de planetas e estrelas, a dinâmica da formação planetária, supernovas, explosões de raios gama cósmicos e fusões galácticas.

Os experimentos NIF HED podem gerar pressões de até 100 terapascals (um bilhão de atmosferas). Essas condições extremas permitem que amostras de pesquisa sejam conduzidas, ou comprimido, aos tipos de pressão encontrados nos interiores planetários e nos interiores das anãs marrons (às vezes chamadas de "estrelas falidas"). Eles também se prestam a estudos de evolução de RT variando de quente, plasmas densos e pontos quentes em chamas no centro das implosões da ICF para esfriar relativamente, materiais de alta pressão submetidos a fluxo de plástico de estado sólido em alta deformação e taxa de deformação.

"Descobrimos que a resistência do material nesses materiais de alta pressão, Estado sólido, experimentos de fluxo de plástico de alta taxa de deformação são grandes e podem reduzir significativamente as taxas de crescimento RT em comparação com os valores clássicos, "disseram os pesquisadores." Esses resultados são relevantes para a dinâmica da formação planetária em altas pressões. "

"Uma consideração intrigante, "eles adicionaram, "é a possibilidade de usar esses resultados para aumentar a resistência às instabilidades hidrodinâmicas em projetos avançados de implosões de cápsulas da ICF."