Ученые воссоздали алмазный дождь Нептуна и Урана

Чтобы решить проблему, команда LLNL провела эксперименты на лазерной установке Omega в Лаборатории лазерной энергетики Рочестерского университета.

Ученые создали ударную волну, которая сжала крошечный алмазный образец до температур выше температуры поверхности Солнца и давлений, превышающих условия в центре Нептуна и Урана.

Состояние вещества сохранялось всего около миллиардной доли секунды, поэтому исследователи использовали рентгеновскую дифракцию — метод, позволяющий определить расположение атомов внутри материала.

«Это был первый случай, когда ударно-сжатый алмаз исследовали с помощью рентгеновской дифракции вплоть до плавления», — рассказал Милло.

Новые измерения почти полностью совпали с квантовыми расчетами и закрыли 20-летний спор о температуре плавления алмаза.

При этом ученые не подтвердили существование промежуточной фазы перед плавлением. Оказалось, что при быстром сжатии углерод сохраняет структуру алмаза до самого перехода в жидкое состояние.

«Мы считаем, что это происходит потому, что образец не успевает изменить структуру при воздействии одного ударного импульса. Он остается "запертым" в форме алмаза», — отметил Милло.

Результаты могут пригодиться в экспериментах по термоядерному синтезу на Национальном комплексе зажигания (NIF).

В таких установках лазеры сжимают алмазную капсулу с топливом внутри. Равномерное плавление оболочки важно для стабильного запуска реакции, поскольку любые неровности могут снизить эффективность процесса.

По словам Милло, новые данные показывают, что для плавления алмазной оболочки можно использовать более мягкий начальный импульс. Это позволит сильнее сжать топливо и повысить выход энергии.

Расчеты показывают, что такой подход потенциально способен увеличить энергетическую отдачу в три раза.

Эксперимент также поможет ученым лучше понять строение Нептуна и Урана. Их внутренние слои невозможно изучить напрямую, поэтому исследователи используют лабораторные эксперименты и компьютерные модели. Некоторые теории предполагают, что внутри этих планет углерод под огромным давлением превращается в алмазы, которые постепенно опускаются к глубинным слоям.

Новые данные о поведении алмаза при экстремальных условиях помогут создавать более точные модели формирования и эволюции ледяных гигантов.

Разработан новый способ получения алмазных композитов

Закон физики нарушили , чтобы программировать тепловые волны

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX