Värmeledningsförmåga är en av materiens mest avgörande fysikaliska egenskaper när det gäller att förstå värmetransport, hydrodynamisk utveckling och energibalans i system som sträcker sig från astrofysiska objekt till fusionsplasma.

I regimen för varm tät materia (WDM), experimentella data är mycket sällsynta, så många teoretiska modeller förblir otestade.

Men LLNL -forskare har testat teori genom att utveckla en plattform som kallas "differentialvärme" för att utföra värmeledningsförmåga. Precis som land och vatten på jorden värms annorlunda i solljus, en temperaturgradient kan induceras mellan två olika material. Det efterföljande värmeflödet från det varmare materialet till det kallare materialet detekteras genom tidsupplöst diagnostik för att bestämma värmeledningsförmågan.

I ett experiment med Titan -lasern vid Labs Jupiter Laser Facility, LLNL-forskare och samarbetspartners uppnådde de första mätningarna av värmeledningsförmågan hos varmt tätt aluminium-ett prototypmaterial som vanligtvis används vid modellutveckling-genom att värma upp ett dubbelskiktsmål av guld och aluminium med lasergenererade protoner.

"Två samtidiga tidsupplösta diagnoser gav utmärkt data för guld, det varmare materialet, och aluminium, det kallare materialet, "sade Andrew Mckelvey, en doktorand från University of Michigan och den första författaren till ett papper som förekommer i Vetenskapliga rapporter . "De systematiska datamängderna kan begränsa både tillståndsekvationen för tillstånd (EOS) och värmeledningsförmågan."

Genom att jämföra data med simuleringar med hjälp av fem befintliga värmekonduktivitetsmodeller, teamet fann att endast två håller med uppgifterna. Den mest använda modellen i WDM, kallade Lee-More-modellen, höll inte med data. "Jag är glad att se att Purgatorio, en LLNL-baserad modell, håller med om uppgifterna, "sa Phil Sterne, LLNL-medförfattare och gruppledare för EOS utvecklings- och applikationsgrupp inom fysikavdelningen. "Detta är första gången dessa termiska konduktivitetsmodeller av aluminium har testats i WDM -regimen."

"Avvikelse finns fortfarande vid tidig tid upp till 15 pikosekunder, "sa Elijah Kemp, som är ansvarig för simuleringsinsatserna. "Detta beror troligen på icke-jämviktsförhållanden, ett annat aktivt forskningsområde inom WDM. "

Teamet leds av Yuan Ping genom hennes tidiga karriärprojekt som finansieras av Department of Energy Office of Fusion Energy Science Early Career Program. "Denna plattform kan appliceras på många materialpar och med olika uppvärmningsmetoder, inklusive partikel- och röntgenuppvärmning, "Sa Ping.