На лазерной установке Ливерморской национальной лаборатории National Ignition Facility (NIF) физики проводят исследования, для которых необходимы огромные давления и температуры. Одно из главных направлений работы установки — разработка технологии лазерного термоядерного синтеза. Однако это не единственный вид экспериментов, которые можно проводить с её помощью. В последнем номере журнала Nature опубликованы результаты опытов по сжатию алмазов под давлением до 50 миллионов атмосфер. Такие давления характерны для ядер крупных планет, таких как Юпитер или Сатурн.
В результате сжатия алмаз, который в нормальных условиях имеет плотность 3,25 г/см3 стал тяжелее свинца, его плотность достигла 12,03 г/см3. Хотя это состояние длилось крошечную долю секунды, эксперимент открывает путь к исследованиям вещества внутри ядер планет. Хотя теоретически могут существовать планеты с алмазными ядрами (они могут возникать при больших концентрациях углерода в газопылевых облаках формирующихся планетарных систем), на практике гораздо интереснее исследовать более типичные элементы, из которых может состоять ядро планеты, например, железо. Так, железное ядро нашей планеты находится под давлением в 3,64 миллиона атмосфер — в 14 раз меньше, чем в ходе эксперимента. По словам физика Рэя Смита, который вместе с коллегами проводил эксперимент с алмазом, учёные надеются в скором времени получить первые результаты и в этом направлении.
Установка NIF позволяет развивать давления, которые невозможно получить другим способом. Наковальни Бриджмена, используемые в экспериментах по физике сверхвысоких давлений, которые сжимают образцы между гранями алмазов, достигают давления в 3 миллиона атмосфер. Единственное созданное человеком устройство, которое может развить давление, большее, чем NIF — атомная бомба. В эпицентре её взрыва давление составляет миллиарды атмосфер.
Установка NIF состоит из множества мощных лазеров, которые дают синхронную вспышку. Лучи всех лазеров фокусируются внутрь полого золотого цилиндра размером около сантиметра. Под воздействием лучей лазера внутренние стенки цилиндра испускают мощнейший импульс рентгеновского излучения, которое мгновенно разогревает внешние слои 2-миллиметровой мишени, которые мгновенно испаряются и сжимают её. В экспериментах с термоядерным синтезом удавалось сжать мишень из замороженного термоядерного топлива до 100 миллионов атмосфер в течение нескольких наносекунд.
Автор: ilya42
