We propose a method for thermal conductivity measurements of high energy density matter based on differential heating. A temperature gradient is created either by surface heating of one material or at an interface between two materials by different energy deposition. The subsequent heat conduction across the temperature gradient is observed by various time-resolved probing techniques. Conceptual designs of such measurements using laser heating, proton heating, and x-ray heating are presented. The sensitivity of the measurements to thermal conductivity is confirmed by simulations.

1.
T. M.
Tritt
,
Thermal Conductivity: Theory, Properties and Applications
(
Springer
,
2004
).
2.
B. A.
Hammel
,
S. W.
Haan
,
D. S.
Clark
,
M. J.
Edwards
,
S. H.
Langer
,
M. M.
Marinak
,
M. V.
Patel
,
J. D.
Salmonson
, and
H. A.
Scott
,
High Energy Density Phys.
6
,
171
(
2010
).
3.
S. X.
Hu
,
L. A.
Collins
,
T. R.
Boehly
,
J. D.
Kress
,
V. N.
Goncharov
, and
S.
Skupsky
,
Phys. Rev. E
89
,
043105
(
2014
).
5.
O.
Hurricane
,
D. A.
Callahan
,
D. T.
Casey
,
P. M.
Celliers
,
C.
Cerjan
,
E. L.
Dewald
,
T. R.
Dittrich
,
T.
Doppner
,
D. E.
Hinkel
,
L. F.
Berzak Hopkins
,
J. L.
Kline
,
S.
Le Pape
,
T.
Ma
,
A. G.
MacPhee
,
J. L.
Milovich
,
A.
Pak
,
H.-S.
Park
,
P. K.
Patel
,
B. A.
Remington
,
J. D.
Salmonson
,
P. T.
Springer
, and
R.
Tommasini
,
Nature
506
,
343
(
2014
).
6.
M. M.
Marinak
,
G. D.
Kerbel
,
N. A.
Gentile
,
O.
Jones
,
D.
Munro
,
S.
Pollaine
,
T. R.
Dittrich
, and
S. W.
Haan
,
Phys. Plasmas
5
,
1125
(
1998
).
7.
M.
Pozzo
,
C.
Davies
,
D.
Gubbins
, and
D.
Alfe
,
Nature
485
,
355
(
2012
).
8.
P.
Beck
,
A. F.
Goncharov
,
V. V.
Struzhkin
,
B.
Militzer
,
H. K.
Mao
, and
R. J.
Hemley
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
181914
(
2007
).
9.
B. M.
La Lone
,
G.
Capelle
,
G. D.
Stevens
,
W. D.
Turley
, and
L. R.
Veeser
,
Rev. Sci. Instrum.
85
,
073903
(
2014
).
10.
H. S.
Carslaw
and
J. C.
Jaeger
,
Conduction of Heat in Solids
(
Oxford
,
1986
).
11.
T.
Ao
,
Y.
Ping
,
K.
Widmann
,
D. F.
Price
,
E.
Lee
,
H.
Tam
,
P. T.
Springer
, and
A.
Ng
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
055001
(
2006
).
12.
Y.
Ping
,
D.
Hanson
,
I.
Koslow
,
T.
Ogitsu
,
D.
Prendergast
,
E.
Schwegler
,
G.
Collins
, and
A.
Ng
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
255003
(
2006
).
13.
T.
Ogitsu
,
Y.
Ping
,
A.
Correa
,
B.
Cho
,
P.
Heimann
,
E.
Schwegler
,
J.
Cao
, and
G. W.
Collins
,
High Energy Density Phys.
8
,
303
306
(
2012
).
14.
J.
Hohlfeld
,
S. S.
Wellershoff
,
J.
Gdde
,
U.
Conrad
,
V.
Janke
, and
E.
Matthias
,
Chem. Phys.
251
,
237
(
2000
).
15.
A.
Mancic
,
A.
Levy
,
M.
Harmand
,
M.
Nakatsutsumi
,
P.
Antici
,
P.
Audebert
,
P.
Combis
,
S.
Fourmaux
,
S.
Mazevet
,
O.
Peyrusse
,
V.
Recoules
,
P.
Renaudin
,
J.
Robiche
,
F.
Dorchies
, and
J.
Fuchs
,
Phys. Rev. Lett.
104
,
35002
(
2010
).
16.
B. I.
Cho
,
K.
Engelhorn
,
A. A.
Correa
,
T.
Ogitsu
,
C. P.
Weber
,
H. J.
Lee
,
J.
Feng
,
P. A.
Ni
,
Y.
Ping
,
A. J.
Nelson
,
D.
Prendergast
,
R. W.
Lee
,
R. W.
Falcone
, and
P. A.
Heimann
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
167601
(
2011
).
17.
K.
Engelhorn
,
V.
Recoules
,
B. I.
Cho
,
B.
Barbrel
,
S.
Mazevet
,
D. M.
Krol
,
R. W.
Falcone
, and
P. A.
Heimann
,
Phys. Rev. B
91
,
214305
(
2015
).
18.
Z.
Lin
,
L. V.
Zhigilei
, and
V.
Celli
,
Phys. Rev. B
77
,
075133
(
2008
).
19.
Y. T.
Lee
and
R. M.
More
,
Phys. Fluids
27
,
1273
(
1984
).
20.
K. S.
Holian
, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico,
Report No. LA-10160-MS UC-34
,
1984
.
21.
B.
Wilson
,
V.
Sonnad
,
P.
Sterne
, and
W.
Isaacs
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
99
,
658
(
2006
).
22.
J.
Feng
,
K.
Engelhorn
,
B. I.
Cho
,
H. J.
Lee
,
M.
Greaves
,
C. P.
Weber
,
R. W.
Falcone
,
H. A.
Padmore
, and
P. A.
Heimann
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
134102
(
2010
).
23.
P. K.
Patel
,
A. J.
Mackinnon
,
M. H.
Key
,
T. E.
Cowan
,
M. E.
Foord
,
M.
Allen
,
D. F.
Price
,
H.
Ruhl
,
P. T.
Springer
, and
R.
Stephens
,
Phys. Rev. Lett.
91
,
125004
(
2003
).
24.
G. M.
Dyer
,
A. C.
Bernstein
,
B. I.
Cho
,
J.
Osterholz
,
W.
Grigsby
,
A.
Dalton
,
R.
Shepherd
,
Y.
Ping
,
H.
Chen
,
K.
Widmann
, and
T.
Ditmire
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
015002
(
2008
).
25.
H. A.
Bethe
and
W.
Heitler
,
Proc. R. Soc. London, Ser. A
146
,
83
(
1934
).
27.
J. F.
Ziegler
,
J. P
,
Biersack
, and
U.
Littmark
, “
The stopping and range of ions in solids
,” Vol.
1
of series,
Stopping and Ranges of Ions in Matter
(
Pergamon Press
,
New York
,
1984
).
28.
S. C.
Wilks
,
A. B.
Langdon
,
T. E.
Cowan
,
M.
Roth
,
M.
Singh
,
S.
Hatchett
,
M. H.
Key
,
D.
Pennington
,
A.
MacKinnon
, and
R. A.
Snavely
,
Phys. Plasmas
8
,
542
(
2001
).
29.
J. T.
Larsen
and
S. M.
Lane
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
51
,
179
(
1994
).
30.
S.
Rebibo
,
J. P.
Geindre
,
P.
Audebert
,
G.
Grillon
,
J. P.
Chambaret
, and
J. C.
Gauthier
,
Laser Part. Beams
19
,
67
(
2001
).
31.
D.
Babonneau
,
M.
Primout
,
F.
Girard
,
J. P.
Jadaud
,
M.
Naudy
,
B.
Villette
,
S.
Depierreux
,
C.
Blancard
,
G.
Faussurier
,
K. B.
Fournier
,
L.
Suter
,
R.
Kauffman
,
S.
Glenzer
,
M. C.
Miller
,
J.
Grun
, and
J.
Davis
,
Phys. Plasmas
15
,
092702
(
2008
).
32.
N.
Izumi
,
E.
Dewald
,
B.
Kozioziemski
,
O. L.
Landen
, and
J. A.
Koch
,
Fusion Sci. Technol.
55
,
253
(
2009
).
33.
Y.
Ping
,
O. L.
Landen
,
D. G.
Hicks
,
J. A.
Koch
,
R.
Wallace
,
C.
Sorce
,
B. A.
Hammel
, and
G. W.
Collins
,
J. Instrum.
6
,
P09004
(
2011
).
34.
B. L.
Henke
,
E. M.
Gullikson
, and
J. C.
Davis
, “
X-ray interactions: Photoabsorption, scattering, transmission, and reflection at E = 50–30 000 eV, Z = 1–92
,”
At. Data Nucl. Data Tables
54
,
181
(
1993
).
35.
J. A.
Koch
,
O. L.
Landen
,
B. J.
Kozioziemski
,
N.
Izumi
,
E. L.
Dewald
,
J. D.
Salmonson
, and
B. A.
Hammel
,
J. Appl. Phys.
105
,
113112
(
2009
).
You do not currently have access to this content.