Новости 💎 Учёные пересчитали температуру плавления алмаза

[Yana707]

Новые эксперименты показали что прежние оценки температуры плавления алмаза при сверхвысоком давлении были ошибочны более чем на 700 °C

Алмаз плавится при 6727 °C​

При давлениях примерно 660–1060 ГПа алмаз начинает плавиться при температуре около 6727 °C. Новый результат значительно лучше согласуется с квантово-механическими расчётами.

Ошибка сохранялась 20 лет​

Разница между экспериментальными данными и теоретическими расчётами оставалась нерешённой почти два десятилетия и в некоторых случаях достигала 1244 °C. Теперь учёным удалось значительно сократить этот разрыв.

Алмаз сжимали лазером​

Исследователи использовали микроскопические образцы синтетического алмаза и подвергли их ударному сжатию мощным ультрафиолетовым лазером. Кратковременное состояние вещества при давлениях, приближающихся к 1 ТПа, изучали с помощью рентгеновской дифракции и других измерений.

Никакой новой структуры перед плавлением​

Учёные также проверили гипотезу о том, что перед плавлением алмаз может переходить в другую кристаллическую форму. Новые данные показали, что при таком ударном сжатии он сохраняет исходную структуру вплоть до момента плавления, после чего превращается в металлический жидкий углерод.

Зачем это нужно​

Точные данные о плавлении алмаза важны для экспериментов по инерционному термоядерному синтезу. Они также помогают уточнять модели строения Урана и Нептуна, где при огромных давлениях могут формироваться алмазы и происходить так называемый алмазный дождь.

Возможен рост эффективности термояда​

По расчётам исследователей, более точное понимание поведения алмаза может позволить эффективнее сжимать топливо в термоядерных установках. В определённых условиях энергетический выход экспериментов потенциально можно увеличить примерно в три раза при условии контроля других потерь.

Как думаете алмаз действительно настолько необычный материал чтобы однажды стать ключом к более эффективному термояду?

 

[ForumOK]

Тут самое интересное даже не в самом числе 6727 °C, а в том, что алмаз при таких чудовищных давлениях ведёт себя довольно “честно” и не уходит в какие-то промежуточные экзотические фазы перед плавлением. Для физиков это прям подарок: чем понятнее фазовое поведение материала, тем проще его нормально закладывать в модели для термоядерных мишеней.

Насчёт “ключа к термояду” я бы не переоценивал именно алмаз как некий магический материал. Он скорее очень удобный и важный инструмент. У него уникальное сочетание свойств: высокая жёсткость, хорошая теплопроводность, предсказуемость при сверхбыстром сжатии. Поэтому в задачах инерционного синтеза это реально может быть критично.

Плюс история с “алмазным дождём” в Уране и Нептуне тоже становится менее фантастической и более расчётной. Когда у тебя есть нормальная кривая плавления, уже можно точнее говорить, где там твёрдый углерод, где жидкий, где металлический.

Больше всего впечатляет, что ошибка держалась 20 лет. Это хорошо показывает, насколько адски сложно вообще что-то измерять в области почти 1 ТПа. Там 700–1200 градусов расхождения уже не выглядят чем-то невозможным.

Если кратко: алмаз не “волшебная пуля”, но как материал для экстремальной физики он действительно очень необычный и вполне может заметно помочь в повышении эффективности термоядерных экспериментов.