對(duì)于等離子體島嶼問(wèn)題，科學(xué)家曾單獨(dú)地發(fā)表了論文。上世紀(jì)80年代中期，法國(guó)物理學(xué)家保羅-亨利·芮布特在一次會(huì)議上介紹了輻射形成的島嶼，但是沒(méi)有刊登在雜志上。大約10年后，德國(guó)物理學(xué)家沃爾夫?qū)?middot;蘇特偌普推測(cè)島嶼與“熱密度界限”相關(guān)。蓋茨表示，蘇特偌普雖然沒(méi)有將等離子體島嶼直接與“熱密度界限”聯(lián)系起來(lái)，但是他的研究文章事實(shí)上啟發(fā)了自己的研究。1996年，蓋茨與蘇特偌普同在德國(guó)馬普等離子體物理研究所從事過(guò)托卡馬克實(shí)驗(yàn)，轉(zhuǎn)年才進(jìn)入普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室工作。
2011年初，關(guān)于等離子體島嶼問(wèn)題幾乎從蓋茨腦海中消失。然而，與德?tīng)柛露?阿帕瑞奇歐進(jìn)行的一次涉及Alcator C-Mod托卡馬克中等離子體發(fā)生島嶼的交談，重新點(diǎn)燃了他對(duì)該問(wèn)題的興趣。德?tīng)柛露?阿帕瑞奇歐提到普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家在上世紀(jì)80年代首次觀察到等離子體中出現(xiàn)螺絲錐形狀氣團(tuán)的現(xiàn)象，德國(guó)物理學(xué)家亞瑟·韋勒為報(bào)告此現(xiàn)象的第一人。
在交談后，蓋茨讓德?tīng)柛露?阿帕瑞奇歐查閱芮布特和蘇特偌普的文章。8個(gè)月后，德?tīng)柛露?阿帕瑞奇歐給蓋茨發(fā)送了一份電子郵件，闡述了螺絲錐形狀氣團(tuán)的行為。最讓蓋茨感到激動(dòng)的是暗示著“熱密度界限”的島嶼生長(zhǎng)方程，它是對(duì)英國(guó)物理學(xué)家保羅·盧瑟福基于上世紀(jì)80年代相關(guān)研究推導(dǎo)出的方程式進(jìn)行修改而來(lái)。蓋茨認(rèn)為，如果蘇特偌普對(duì)島嶼的認(rèn)識(shí)是準(zhǔn)確的，那么這個(gè)方程應(yīng)該描述的是“熱密度界限”。
蓋茨和德?tīng)柛露?阿帕瑞奇歐在辦公室中進(jìn)行演算時(shí)發(fā)現(xiàn)，他們并不需要整個(gè)方程式，僅僅將重點(diǎn)集中在等離子體電子密度和島嶼熱輻射，便推導(dǎo)出描述熱損耗超過(guò)電子密度的方程式。這轉(zhuǎn)而幫助他們尋找到了有望是隱藏在“熱密度界限”背后的機(jī)理。
在談及科學(xué)家過(guò)去為何沒(méi)能獲得類(lèi)似的熱密度界限理論時(shí)，蓋茨認(rèn)為，答案在于相關(guān)的研究思想滲透或傳播至科學(xué)界的過(guò)程。熱輻射形成島嶼的觀點(diǎn)從沒(méi)有公開(kāi)得到大量的報(bào)道，人們僅僅視其為有趣的觀點(diǎn)。人們通常通過(guò)出版物傳播信息，然而“熱密度界限”的理念最初沒(méi)有傳播開(kāi)來(lái)。
蓋茨和德?tīng)柛露?阿帕瑞奇歐希望能夠在麻省理工學(xué)院名為Alcator C-Mod的托卡馬克核聚變環(huán)裝置以及圣地亞哥通用原子公司的DⅢ-D托卡馬克環(huán)上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證他們的理論。其中的目標(biāo)之一是他們打算了解能否通過(guò)直接向等離子體的島嶼注入能量讓其具有更高的密度。如果能夠提高密度，那么未來(lái)的托卡馬克環(huán)就能達(dá)到極高的熱密度，實(shí)現(xiàn)核聚變所需的1億攝氏度的溫度。
征服“熱密度界限”難題將為未來(lái)托卡馬克環(huán)裝置實(shí)現(xiàn)自持續(xù)核聚變反應(yīng)發(fā)電提供改進(jìn)的途徑，這其中包括取代國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ITER）的核聚變裝置。國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆由歐共體、美國(guó)及其他5個(gè)國(guó)家共同支持建造，其造價(jià)達(dá)200億美元。(新華網(wǎng))