Физики расплавили алмаз и выяснили, что он легче собственного расплава

Физики впервые точно измерили температуру плавления алмаза при экстремальном давлении и обнаружили неожиданный эффект: в твердом состоянии он оказался менее плотным, чем жидкий углерод, поэтому теоретически мог бы плавать в собственном расплаве. Об этом пишет издание Science XXI.

Эксперименты провели специалисты Ливерморской национальной лаборатории совместно с коллегами на лазерном комплексе OMEGA в Университете Рочестера. Лазерные импульсы создавали ударные волны в миниатюрных образцах алмаза, обеспечивая давление от 600 гигапаскалей до 1,8 терапаскаля. Исследователи одновременно отслеживали скорость волны, температуру, отражающую способность и изменения атомной решетки с помощью рентгеновских лучей. Результаты опубликованы в журнале Nature Physics.

Новые измерения показали, что при давлении около 1 терапаскаля алмаз плавится примерно при 7 300 Кельвинах — заметно ниже прежних экспериментальных оценок. Физик Джон Эггерт отметил, что первоначальные данные отличались более чем на 1 000 градусов, но новые методы повысили точность наблюдений.

Рентгеновские данные подтвердили: при росте давления сигнал от кристаллической решетки постепенно ослабевал и исчезал после плавления. Ученые не обнаружили перехода в предполагаемую фазу углерода BC8 — вместо этого твердый алмаз и жидкий углерод сосуществовали, пока образец полностью не расплавлялся. По мнению авторов, быстрая ударная компрессия не оставляет времени на перестройку прочных углеродных связей.

Полученные данные помогут изучать недра Урана и Нептуна, где возможны похожие условия, а также улучшить расчеты экспериментов по инерционному термоядерному синтезу. По оценке исследователей, обновленная модель поведения углерода способна увеличить прогнозируемый энергетический выигрыш в таких установках до 3 раз.