Astrophysiker haben herausgefunden, dass Energieflüsse, die eine Erwärmung verursachen, die Rayleigh-Taylor-Instabilität verringern. Dies reduziert Abweichungen von den Gleichgewichtswerten im System und erhöht die Effizienz von Kernfusionsreaktionen.
Bei einer Supernova-Explosion wird das Material des Sterns in verschiedene Richtungen gestreut. In diesem Fall bildet die Stoßwelle einen Supernova-Überrest aus interstellarer Materie und Sternmaterial. Die Rayleigh-Taylor-Instabilität spielt in diesem Prozess eine wichtige Rolle. Der Effekt impliziert eine Zunahme kleiner Abweichungen von Gleichgewichtsindikatoren in einem System, das sich in einem Gravitationsfeld befindet oder sich mit Beschleunigung bewegt.
Bisher wurde der Einfluss von Wärmeflüssen auf den Rayleigh-Taylor-Effekt nie berücksichtigt. Wissenschaftler der University of Michigan fanden jedoch heraus, dass eine Erhöhung der Temperatur das Mischen an der Grenzfläche zwischen den beiden Phasen verringert und die Instabilität verringert. „Die Rayleigh-Taylor-Instabilität wird seit über 100 Jahren untersucht. Die Auswirkungen von Hochenergieströmen und die Mechanismen, die eine Erwärmung verursachen, wurden jedoch nie untersucht “, sagt Caroline Kurantz, Direktorin des Zentrums für laserexperimentelle astrophysikalische Forschung an der Universität von Michigan.
Die Daten, die Wissenschaftler im Rahmen der Labormodellierung erhielten, bildeten die Grundlage eines in Nature veröffentlichten Artikels. Wissenschaftler glauben, dass ihre Beobachtungen dazu beitragen werden, eine "Roadmap" zu entwickeln, um die Effizienz der Kernfusion zu verbessern. „Jetzt arbeiten alle unsere Kernkraftwerke mit Spaltreaktionen. Das Verschmelzen von Atomen ist jedoch im Allgemeinen effizienter und erzeugt weniger Atommüll. Zusätzlich können anstelle von Uran und Plutonium leichtere Elemente wie Wasserstoffisotope verwendet werden, um Fusionsreaktionen durchzuführen, sodass wir auf der Erde eine nahezu unbegrenzte Brennstoffquelle haben “, sagt Caroline Kurantz.
