Физики Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в США воспроизвели условия, при которых в недрах Нептуна и Урана, предположительно, образуются алмазы. Для опыта ученые использовали лазерную установку Omega Лаборатории лазерной энергетики Университета Рочестера. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.
Лазер испарил внешний слой алмазного образца и создал внутри него ударную волну. Давление при этом превысило давление в центре Земли более чем в 3 раза, а температура на короткое время достигла значений, сопоставимых с температурой поверхности Солнца. Процесс продолжался около одной миллиардной доли секунды.
Наблюдения с помощью сверхбыстрой рентгеновской дифракции позволили уточнить температуру плавления алмаза. Ранее экспериментальные данные расходились с расчетами, основанными на квантовой физике, примерно на 20%, что означало разницу более чем в 1000 кельвинов. Новые результаты подтвердили соответствие измерений современным теоретическим моделям.
Исследователи также установили, что при определенных параметрах твердый алмаз способен плавать в жидком металлическом углероде. Это связано с тем, что в таких условиях алмаз оказывается менее плотным, чем расплавленный углерод. Открытие подтверждает возможность образования так называемого алмазного дождя в глубинах ледяных гигантов.
Предполагается, что алмазы в недрах Нептуна и Урана могут плавиться, опускаться к ядру планеты и выделять тепло из-за трения. Этот механизм рассматривается как один из источников избыточной энергии Нептуна, которую планета излучает в космическое пространство. Эксперимент дал данные о давлении и температуре, необходимых для такого процесса.
Полученные сведения могут пригодиться и в исследованиях управляемого термоядерного синтеза. Авторы работы считают, что для плавления алмазной капсулы в экспериментах можно использовать менее мощный начальный импульс. По их расчетам, это способно увеличить объем энергии термоядерного синтеза, выделяемой топливом внутри капсулы, в 3 раза.
