對于等離子體島嶼問題，科學(xué)家曾單獨地發(fā)表了論文。上世紀(jì)80年代中期，法國物理學(xué)家保羅-亨利·芮布特在一次會議上介紹了輻射形成的島嶼，但是沒有刊登在雜志上。大約10年后，德國物理學(xué)家沃爾夫?qū)?middot;蘇特偌普推測島嶼與“熱密度界限”相關(guān)。蓋茨表示，蘇特偌普雖然沒有將等離子體島嶼直接與“熱密度界限”聯(lián)系起來，但是他的研究文章事實上啟發(fā)了自己的研究。1996年，蓋茨與蘇特偌普同在德國馬普等離子體物理研究所從事過托卡馬克實驗，轉(zhuǎn)年才進(jìn)入普林斯頓等離子體物理實驗室工作。
2011年初，關(guān)于等離子體島嶼問題幾乎從蓋茨腦海中消失。然而，與德爾嘎多-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，重新點燃了他對該問題的興趣。德爾嘎多-阿帕瑞奇歐提到普林斯頓等離子體物理實驗室的科學(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，德國物理學(xué)家亞瑟·韋勒為報告此現(xiàn)象的第一人。
在交談后，蓋茨讓德爾嘎多-阿帕瑞奇歐查閱芮布特和蘇特偌普的文章。8個月后，德爾嘎多-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。最讓蓋茨感到激動的是暗示著“熱密度界限”的島嶼生長方程，它是對英國物理學(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。蓋茨認(rèn)為，如果蘇特偌普對島嶼的認(rèn)識是準(zhǔn)確的，那么這個方程應(yīng)該描述的是“熱密度界限”。
蓋茨和德爾嘎多-阿帕瑞奇歐在辦公室中進(jìn)行演算時發(fā)現(xiàn)，他們并不需要整個方程式，僅僅將重點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)家過去為何沒能獲得類似的熱密度界限理論時，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)界的過程。熱輻射形成島嶼的觀點從沒有公開得到大量的報道，人們僅僅視其為有趣的觀點。人們通常通過出版物傳播信息，然而“熱密度界限”的理念最初沒有傳播開來。
蓋茨和德爾嘎多-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，通過實驗驗證他們的理論。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，那么未來的托卡馬克環(huán)就能達(dá)到極高的熱密度，實現(xiàn)核聚變所需的1億攝氏度的溫度。
征服“熱密度界限”難題將為未來托卡馬克環(huán)裝置實現(xiàn)自持續(xù)核聚變反應(yīng)發(fā)電提供改進(jìn)的途徑，這其中包括取代國際熱核實驗反應(yīng)堆（ITER）的核聚變裝置。國際熱核實驗反應(yīng)堆由歐共體、美國及其他5個國家共同支持建造，其造價達(dá)200億美元。(新華網(wǎng))