Didžiausiu lazeriu rekordiškai suspaustas deimantas

Tankiose dujinių gigantų Jupiterio ir Saturno atmosferose yra anglies. Cheminis modeliavimas rodo , kad planetų gelmėje esantis slėgis suspaustų juos į deimantų trupinius ir gal net sukurtų tokio dydžio deimantų luitus, kad paliktų įspūdį net Kardashianams. Bet iki šiol niekam nėjo tokių slėgių atkurti Žemėje ir tokio spėjimo patikrinti.

„Mūsų eksperimentas suteikia pirmuosius tikrus duomenis apie tokio didelio slėgio veikiamus deimantus,“ sako Ray Smith iš Lawrence Livermore nacionalinės laboratorijos Kalifornijoje.

Naudodama Nacionalinį uždegimo įrenginį (National Ignition Facility – NIF) Livermore, Smith'o komanda bombardavo mažus pavyzdžius 176 lazerių spinduliais, kad suspaustų deimantą. Sunkiausia buvo tai atlikti įmanomai lėčiau, sako Smith.

Lėtas slėgis

„Jei spaudžiama pernelyg greitai, pavyzdys labai įkaista, išsilydo, ir gaunama tiesiog skysta anglis,“ paaiškina jis. Norėdama to išvengti, komanda naudojo vadinamąją rampos suspaudimo techniką, kurią NIF inžinieriai sukūrė kuro kapsulių suspaudimui termobranduolinės sintezės tyrimams.

Komanda įtvirtino deimantą mažame auksiniame cilindre esančioje skylėje, o tada tiksliai suderinti lazerio impulsai paleidžiami į cilindro vidines sieneles. Dėl to auksas ėmė skleisti rentgeno bangų laviną, bombarduojančią akmenį ir sukėlė jame galingas slėgio bangas.

Nuo pradžios iki galo kiekvienas eksperimentas trukdavo apie 20 nanosekundžių – daug trumpiau, nei akies mirksnį, bet pakankamai lėtai, kad akmuo neišsilydytų. Per tą trumpą laiką komandai pavyko suspausti deimantą iki 5 terapaskalių – maždaug 50 milijonų kartų daugiau, nei atmosferos slėgis Žemės paviršiuje. Komandos gauti duomenys dabar gali būti panaudoti dujinių milžinų ir deimantų jų gelmėse modelių patobulinimui.

Deimantų planetos

Dave Stevenson iš Kalifornijos technologijų instituto Pasadenoje pavadino šį eksperimentą įspūdingu pasiekimu. „Šie atradimai prisideda prie vykstančio milžiniškų planetų branduolių supratimo apjungimo,“ pažymėjo Stevensonas.

Nikku Madhusudhan iš Kembridžo universiteto sako, kad rezultatai gali padėti suprasti ir „deimantinių planetų“ vidų. Šios egzoplanetos uolingos, kaip ir Žemė, bet jose gausu anglies, o ne silicio, ir jose gali būti dideli deimantų sluoksniai. Jo komanda pranešė apie tokio pasaulio, pavadinto 55 Cancri e modelius 2012 spalį.

„Šie rezultatai nepaprastai vertingi, kadangi dabar galime naudoti tiesioginius eksperimentų duomenis daug anglies turinčių planetų gelmių modeliavimui,“ pabrėžia Madhusudhanas.

Žurnalo nuoroda: Nature, DOI: 10.1038/nature13526

Ker Than
New Scientist