Фото: James Wickboldt/LLNL
Учёные с помощью мощного лазера уточнили температуру плавления алмаза. Оказалось, что прежние эксперименты завышали этот показатель более чем на 700 градусов Цельсия. Новые результаты согласуются с теоретическими расчётами.
Исследование провели для лучшего понимания поведения алмаза под воздействием ударных волн. Эти данные важны для разработки термоядерного синтеза, при котором лазеры сжимают капсулу с дейтерием и тритием. Похожие экстремальные условия могут существовать внутри планет-гигантов Урана и Нептуна.
Как пишет Live Science, исследователи облучили ультрафиолетовым лазером небольшие пластины синтетического алмаза. Под воздействием импульса в образцах возникли мощные ударные волны, а сам материал из прозрачного стал похожим на зеркало. Рост отражательной способности указал на начало плавления.
Дополнительно специалисты измерили свечение образцов и с помощью рентгеновской дифракции изучили их атомную структуру. По словам соавтора работы Мариуса Миллота из Ливерморской национальной лаборатории, учёным удалось исследовать алмаз при температурах выше температуры поверхности Солнца и давлениях, превышающих показатели в центре Нептуна и Урана.
Расчёты показали, что при давлении примерно от 660 до 1060 гигапаскалей и температуре около 6727 градусов Цельсия алмаз может существовать в виде твёрдых фрагментов, плавающих в жидком углероде. При дальнейшем повышении давления доля жидкого углерода увеличивается. В отличие от графита, угля и алмаза, жидкий углерод проводит электричество и имеет большую плотность.
Рентгеновский анализ не выявил перехода алмаза в другую твёрдую форму углерода перед плавлением. Учёные допускают, что такой переход возможен при нескольких мощных ударах и зависит от способа воздействия. Полученные данные также помогают уточнить представления о внутреннем строении Урана и Нептуна, где, предположительно, могут существовать жидкие углеродные слои и осадки из алмазов.