Учёные пересчитали температуру плавления алмаза: ошибка превысила 700 °C

Исследователи Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) уточнили температуру плавления алмаза при сверхвысоком давлении и обнаружили ошибку в прежних экспериментальных данных более чем на 700 °C. Новые измерения показали, что при давлениях примерно 660-1060 ГПа алмаз плавится при температуре около 6727 °C, что гораздо лучше согласуется с квантово-механическими расчётами.

Расхождение между экспериментом и теорией сохранялось около 20 лет и достигало 1244 °C. Новая работа закрыла этот разрыв: учёные подвергли микроскопические образцы синтетического алмаза ударному сжатию с помощью ультрафиолетового лазера на установке Omega в Лаборатории лазерной энергетики Университета Рочестера. Кратковременное состояние при давлениях до примерно 1 ТПа удалось исследовать с помощью рентгеновской дифракции, пирометрии и измерения отражения света.

Эксперимент одновременно разрешил ещё один спор о поведении углерода. Ранее предполагалось, что перед плавлением алмаз может переходить в другую кристаллическую форму, в частности структуру BC8. Новые рентгеновские данные показали, что при одиночном ударном сжатии алмаз сохраняет исходную структуру вплоть до плавления, после чего превращается в металлический жидкий углерод; при этом температура плавления немного снижается с ростом давления.

Результат важен не только для физики экстремальных состояний вещества. Алмаз используется как оболочка микрокапсул в экспериментах по инерционному термоядерному синтезу, где лазеры сжимают топливо до экстремальных давлений и температур. По оценке LLNL, более точное знание момента плавления позволяет применять менее мощный первый ударный импульс и повысить сжимаемость топлива; расчёты показывают возможность утроить энергетический выход, если удастся контролировать другие потери. Данные также уточняют модели недр Урана и Нептуна, где при огромных давлениях может происходить «алмазный дождь».

Источник: livescience