✨︎ Resumen (TL;DR):
- El LLNL midió cómo se funde el diamante cerca de 7,300 kelvin y 1 TPa, y corrigió por más de 1,000 kelvin su medición previa.
- La difracción de rayos X mostró que el carbono conservó la red cúbica del diamante hasta fundirse; la fase BC8 no apareció.
- El modelo corregido apunta a hasta el triple de ganancia de energía en la National Ignition Facility (NIF), pero esa proyección todavía no se prueba en la instalación.
El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) midió cómo se funde el diamante a unos 7,300 kelvin y cerca de 1 TPa, y corrigió por más de 1,000 kelvin su medición previa. El ajuste cerró una discrepancia de 20% con las simulaciones cuánticas. El modelo corregido apunta, todavía solo en simulaciones, a hasta triplicar la ganancia energética de la National Ignition Facility (NIF).
Una medición comprimida en una milmillonésima de segundo
El equipo realizó los disparos en OMEGA, la instalación del Laboratorio de Energética Láser (LLE) de la Universidad de Rochester. Un pulso vaporizó la capa exterior de una muestra diminuta de diamante microcristalino y empujó una onda de choque hacia adentro.
El estado que interesa dura una milmillonésima de segundo. En esa ventana, el equipo debe capturar la velocidad del choque, la temperatura, la reflectividad y la difracción de rayos X que revela la estructura atómica.
El carbono complica la medición: es un átomo pequeño y ligero, dispersa muy pocos rayos X y deja una señal débil. Marius Millot, autor principal del estudio, señaló que su equipo sondeó por primera vez un diamante comprimido por choque con difracción de rayos X hasta el punto de fusión.
El equipo del LLE desarrolló y mantuvo los diagnósticos utilizados en la medición.
La nueva temperatura cerró una brecha de 20%
Los disparos cubrieron un rango de 600 gigapascales a 1.8 terapascales. Cerca de 1 TPa, el diamante se fundió a unos 7,300 kelvin, más de 1,000 kelvin por debajo de la medición anterior del LLNL y casi a la misma temperatura que predecían las simulaciones.
Ese nivel equivale a un billón de pascales y a unas tres veces la presión del centro de la Tierra. El valor anterior había servido como referencia del campo durante unos 20 años.
Nature Physics publicó el trabajo el 13 de agosto de 2026. Con la corrección, la diferencia de alrededor de 20% entre el experimento y la simulación cuántica dejó de existir, una brecha que nadie había logrado resolver.
Jon Eggert, quien firmó la medición original y la nueva, reconoció lo frustrante de encontrar un error propio y destacó la mejora que aportaron los instrumentos actuales.
La difracción de rayos X es una técnica de medición que revela la estructura atómica de un material a partir de la señal que produce al dispersar rayos X.
El carbono conservó la red del diamante
La teoría del funcional de la densidad predice que, por encima de aproximadamente 1 TPa, la forma estable del carbono deja de ser el diamante y pasa a una estructura llamada BC8. BC8 es una fase estructural del carbono que la teoría predice estable bajo esas presiones.
En Sandia National Laboratories, experimentos con los campos magnéticos de la máquina Z habían dejado huellas compatibles con ese paso intermedio y las simulaciones coincidían. Sin embargo, nadie había medido directamente la estructura atómica. Algunos experimentos previos se interpretaron como evidencia de BC8 por encima de unos 900 gigapascales.
En los nuevos disparos no apareció esa fase. Mientras hubo señal, el carbono conservó la red cúbica del diamante. Después, el sólido y el líquido coexistieron hasta que la difracción se apagó.
Millot atribuyó ese resultado al tipo de compresión: con un solo choque, la muestra no alcanza a reorganizarse y queda “atrapada” en la estructura del diamante. La medición indica que la respuesta del carbono no depende solo de la presión y la temperatura; también cambia según la forma en que se aplica el choque.
A esas presiones, el diamante sólido es menos denso que el carbono líquido en el que se funde, como el hielo que flota en el agua. En términos prácticos, un diamante flotaría sobre un charco de carbono fundido. Además, en parte del rango medido, aumentar la presión reduce la temperatura de fusión.
La NIF podría reducir su primer choque
La fusión por confinamiento inercial es un método que comprime una mezcla de deuterio y tritio dentro de una cápsula de diamante mediante una secuencia de ondas de choque impulsadas por láser.
En la National Ignition Facility (NIF), los láseres envían esas ondas para comprimir el combustible. Si el diamante se funde de manera desigual, la presión llega mal repartida al combustible y las inestabilidades hidrodinámicas amplifican la distorsión.
Millot explicó que, cuando la falta de uniformidad crece demasiado, la implosión se rompe y el combustible no alcanza la compresión ni el calor necesarios para la ignición.
Por eso la NIF usa un primer choque fuerte, que funde el diamante con margen de sobra. Estudios de principios de los años 2000 ubicaron cerca de 12 megabars el umbral de presión para fundirlo.
El costo de esa garantía es físico. Un choque más fuerte eleva la entropía y reduce la compresión máxima teórica. El rendimiento energético máximo también baja.
La nueva medición permite plantear un primer choque más lento sin dejar de fundir el diamante. Así, el combustible queda más compresible y una fracción mayor puede quemarse.
La información suplementaria del artículo respalda reducir la velocidad de ese primer choque, de 33 a 34 km/s a 24.5 km/s. Con ese cambio, las simulaciones apuntan a hasta el triple de ganancia de energía, siempre que se controlen los demás mecanismos que degradan la implosión.
La NIF todavía no ha probado el ajuste. Millot dijo: “Hemos empezado a diseñar experimentos para probar esto”.
Ajustar el primer choque es sencillo con ese láser, según Millot. La dificultad está en entender los flujos dentro del hohlraum y las interacciones entre el láser y el plasma para conservar la simetría esférica de la implosión con un pulso alrededor de un nanosegundo más largo.
Los datos también sirven para estudiar gigantes de hielo
El otro uso de estas curvas de fusión está en los gigantes de hielo, a miles de millones de kilómetros. Los interiores de Neptuno y Urano son inaccesibles, así que los modelos de formación y evolución planetaria dependen de experimentos de laboratorio.
Una hipótesis sostiene que, a esas profundidades, el carbono cristaliza y cae en forma de lluvia de diamantes.
Los disparos superaron las presiones que se estiman dentro de Neptuno y Urano. LLNL sostiene que las nuevas curvas de fusión ofrecen una base más realista para esos modelos.
El siguiente paso del grupo está en la propia NIF: llevar el diamante a condiciones todavía más extremas y buscar el límite de estabilidad de su estructura bajo varias ondas de choque consecutivas.
Lo verificable hoy son dos datos: la fusión del diamante cerca de 7,300 kelvin y 1 TPa, y el cierre de una discrepancia de 20% entre medición y simulación. El triple de ganancia energética sigue en las simulaciones; los experimentos para comprobarlo apenas están en diseño.
