Исследователи могут теперь воссоздать и точно измерить свойства материала, которые управляют, как эти планеты развиваются со временем, информация, важная для понимания, как эти крупные объекты формируются. Это исследование сосредоточилось на углероде, четвертом самом в изобилии элементе в космосе (после водорода, гелия и кислорода), у которого есть важная роль во многих типах планет в и вне нашей солнечной системы. Исследование появляется в выпуске 17 июля журнала Nature.Используя самый большой лазер в мире, Национальное Средство для Воспламенения на Ливерморской национальной лаборатории, командах из Лаборатории, Калифорнийского университета, Беркли и Принстонского университета сжало образцы к 50 атмосферным давлениям Земли миллиона раз, которые сопоставимы с давлениями в центре Юпитера и Сатурна.
Из этих 192 лазеров в NIF команда использовала 176 с энергией изящной формы против времени, чтобы произвести волну давления, которая сжала материал в течение короткого периода времени. Образец – алмаз – выпарен меньше чем в 10 миллиардных частях секунды.
Хотя алмаз – наименее сжимаемый известный материал, исследователи смогли сжать его к беспрецедентной плотности, больше, чем лидерство во внешних условиях.«Экспериментальные методы, развитые здесь, обеспечивают новую способность экспериментально воспроизвести температурные давлением условия глубоко в планетарных интерьерах», сказал Рэй Смит, физик LLNL и ведущий автор статьи.
Такие давления были достигнуты прежде, но только с ударными волнами, которые также создают высокие температуры – сотни тысяч степеней или более – которые не реалистичны для планетарных интерьеров. Техническая проблема держала температуры достаточно низко, чтобы относиться к планетам. Проблема подобна перемещению плуга достаточно медленно, чтобы продвинуть песок, не создавая его в высоте. Это было достигнуто, тщательно настроив уровень, по которому лазерная интенсивность изменяется со временем.
«Эта новая способность исследовать вопрос при давлениях на уровне атомов, где экстраполяции шока более на ранней стадии и статических данных становятся ненадежными, обеспечивает новые ограничения для теорий плотного вещества и моделей эволюции планеты», сказал Рип Коллинз, другой физик Лоуренса Ливермора в команде.Данные, описанные в этой работе, среди первых тестов на предсказания, сделанные в первые годы квантовой механики, больше чем 80 лет назад, которые обычно используются, чтобы описать вопрос в центре планет и звезд. В то время как соглашение между этими новыми данными и теория хороши, есть обнаруженные важные различия, предлагая потенциал скрытые сокровища в свойствах алмаза, сжатого к таким крайностям.
Будущие эксперименты на NIF сосредоточены на дальнейшем открытии этих тайн.