Sciencemag.cz
Doporučujeme
A co z toho vyplývá pro zařízení s jadernou fúzí?
Nová studie poprvé ukazuje, jak se teplo přenáší – nebo spíše nepřenáší – mezi materiály ve stavu plazmatu s vysokou hustotou energie.
Očekává se, že tato práce umožní lépe pochopit experimenty s inerciální fúzní reakcí, jejichž cílem je dosáhnout zapálení jaderné fúze na Zemi pomocí laserů. To, jak teplo proudí mezi horkým plazmatem a povrchem materiálu, je důležité i pro další technologie, včetně leptání polovodičů a strojů pohybujících se nadzvukovou rychlostí.
Plazma s vysokou hustotou energie vzniká pouze za extrémních tlaků a teplot. Studie ukazuje, že mezifázový tepelný odpor, jev, o němž je známo, že brání přenosu tepla v méně extrémních podmínkách, brání také toku tepla mezi různými materiály v hustém, superhorkém plazmatu.
Příslušný výzkum vedl Thomas White, fyzik z Nevadské univerzity v Renu, a jeho bývalý doktorand Cameron Allen.
Experiment se zaměřil na to, jak se teplo pohybuje mezi kovem a plastem zahřátým na extrémní teploty a tlaky. Použili vysoce výkonný laser Omega-60 na University of Rochester v New Yorku, který zahříval měděné fólie. Ty vysílaly rentgenové záření, jež rovnoměrně zahřívalo kovový wolframový drát vedle plastového povlaku. Wolframový drát se zahřál na přibližně 100 000 °C, zatímco jeho plastový povlak zůstal relativně chladný, „pouze“ 11 000 °C. Pomocí řízení laserových pulzů byli výzkumníci schopni zjistit, zda se teplo pohybuje mezi wolframem a plastem.
„Když jsme se podívali na data, byli jsme naprosto šokováni, protože teplo mezi těmito materiály neproudilo,“ uvádí T. White. „Uvízlo na rozhraní mezi materiály a my jsme se dlouho snažili přijít na to, proč tomu tak je.“ Příčinou jevu byl mezifázový tepelný odpor. Elektrony v horkém materiálu proudí na rozhraní mezi materiály s tepelnou energií, ale pak se rozptýlí a vrátí se zpět do horkého materiálu.
Cameron H. Allen et al, Measurement of interfacial thermal resistance in high-energy-density matter, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-56051-1
Zdroj: National Science Foundation / Phys.org, přeloženo / zkráceno
