Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Osaka investigou um novo método para gerar energia de fusão nuclear, mostrando que o efeito relativístico da luz laser ultra-intensa melhora os métodos atuais de "ignição rápida" na pesquisa de fusão a laser para aquecer o combustível por tempo suficiente para gerar energia elétrica. Essas descobertas podem fornecer uma centelha para a fusão a laser, inaugurando uma nova era de produção de energia sem carbono.

A energia nuclear atual usa a fissão de isótopos pesados, como urânio, em elementos mais leves para produzir energia. Ainda, este poder de fissão tem grandes preocupações, como o descarte de combustível irradiado e o risco de colapso. Uma alternativa promissora à fissão é a fusão nuclear. Como todas as estrelas, nosso sol é alimentado pela fusão de isótopos leves, notavelmente hidrogênio, em elementos mais pesados. A fusão tem muitas vantagens sobre a fissão, incluindo a falta de resíduos perigosos ou o risco de reações nucleares descontroladas.

Contudo, extrair mais energia de uma reação de fusão do que foi colocado nela permaneceu um objetivo indescritível. Isso ocorre porque os núcleos de hidrogênio se repelem fortemente, e a fusão requer condições extremas de calor e pressão - como aquelas encontradas no interior do sol, por exemplo - para comprimi-los. Um método, chamado de "confinamento inercial", usa pulsos de laser de energia extremamente alta para aquecer e comprimir uma pelota de combustível antes que ela tenha a chance de se fragmentar. Infelizmente, esta técnica requer um controle extremamente preciso da energia do laser para que todas as ondas de choque de compressão cheguem ao centro simultaneamente.

Agora, uma equipe liderada pela Universidade de Osaka desenvolveu um método modificado para confinamento inercial que pode ser executado de forma mais consistente usando um segundo disparo de laser. Em ignição rápida de "superpenetração", o segundo laser irradiado diretamente produz elétrons de movimento rápido em plasma denso que aquece o núcleo durante a compressão para desencadear a fusão. "Ao utilizar o comportamento relativístico do laser de alta intensidade, a energia pode ser entregue de forma confiável ao combustível no plasma implodido visando a ignição, "primeiro autor Tao Gong diz.

O combustível para este método, que geralmente é uma mistura dos isótopos de hidrogênio deutério e trítio, é mais fácil de obter do que o urânio, e torna-se hélio inofensivo após a fusão. "Este resultado é um passo importante para a realização da energia de fusão a laser, bem como para outras aplicações da física de alta densidade de energia, incluindo tratamento médico, "explica o autor sênior Kazuo Tanaka.