Valencia.
Investigadores logran avance en energía de fusión al analizar el carbono líquido
Un grupo internacional de científicos, con la participación de la Universitat de València (UV), ha realizado un hito en la investigación energética al estudiar la estructura del carbono en estado líquido con el láser de rayos X más potente del mundo. Este descubrimiento, publicado en la revista ‘Nature’, no solo ayudará a entender procesos en planetas gigantes como WASP-12b, identificado por el telescopio Spitzer de la NASA, sino que también contribuirá al avance de tecnologías futuras en fusión nuclear.
El carbono líquido podría encontrarse en el interior de planetas gigantes y es esencial para el desarrollo de la fusión nuclear, una fuente de energía limpia y casi ilimitada. Hasta ahora, estudiar el carbono líquido era casi imposible debido a que a presión ambiente el carbono pasa directamente a estado gaseoso. Sin embargo, a altas presiones y temperaturas es posible mantenerlo en estado líquido.
La compresión mediante láser puede transformar el carbono sólido en líquido de forma inmediata. Según Daniel Errandonea, catedrático de física aplicada e investigador del Instituto de Ciencia de los Materiales de la Universitat de València, el desafío consistía en realizar mediciones en esas fracciones de segundo. Utilizando el láser DIPOLE 100-X, capaz de generar presiones de hasta 10.000 toneladas por centímetro cuadrado y temperaturas superiores a 10.000 grados, el equipo internacional logró este cometido.
El uso del DIPOLE 100-X, acoplado al láser de electrones libres de rayos X europeo (EuXFEL), permitió combinar por primera vez la compresión láser con análisis ultrarrápido de rayos X. Durante el experimento, se llevaron a cabo pulsos de alta energía que lograron licuar el carbono sólido en una milmillonésima de segundo, irradiándolo con rayos X para analizar su estructura.
Los resultados mostraron que el carbono líquido tiene una estructura similar al diamante sólido, donde cada átomo de carbono está rodeado de otros cuatro. Esta estructura es fundamental para numerosos materiales y compuestos orgánicos, además de ayudar a determinar el punto de fusión, crucial para su aplicación en reactores de fusión.
David Santamaría-Pérez, profesor de física aplicada y miembro del equipo del Instituto de Ciencia de los Materiales, destacó la importancia de este descubrimiento, ya que las predicciones teóricas previas habían divergido considerablemente en cuanto a la estructura y punto de fusión del carbono líquido. Este conocimiento es vital para modelar planetas y diseñar mejores materiales para la fusión nuclear.
Este estudio es resultado de una colaboración internacional liderada por la Universidad de Rostock y el Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, en la que también participan las universidades de Edimburgo y Oxford, los laboratorios nacionales de Los Álamos y Livermore, la Universidad de la Sorbona, el Instituto Paul Scherrer, además de otras 35 entidades científicas de Europa, EE. UU. y Asia.
