Группа физиков из Рочестерского университета добилась рекордного сжатия железа - образец в течение нескольких наносекунд подвергался воздействию давления в 5,6 миллиона атмосфер. Работа ученых принята к публикации в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводится в пресс-релизе на сайте Phys.org.
В работе ученые поместили тончайшую (толщиной в несколько атомов) железную фольгу между двумя алмазными наковальнями. Для давления на наковальни использовались лазерные импульсы особой «наклонной» (ramp) формы. Для создания импульсов применялся лазер OMEGA, способный создавать пикосекундные импульсы когерентного излучения.
Отдельно отмечается, что лазер давал серию последовательных импульсов для пошагового нарастания давления вместо одного мощного импульса. Такой подход позволяет сохранять низкой энтропию (меру беспорядка) системы, что, в свою очередь, означает, что металл даже при таком колоссальном давлении находится в твердом состоянии.
Для анализа свойств металла при столь высоком давлении физики использовали рентгеновское излучение, которое рассеивалось на образце. Примечательно, что полученная температура образца была выше, чем если бы его сжимали постепенно. Источником дополнительного тепла, по мнению физиков, является неупругая деформация кристаллической решетки.
Схема опыта
Иллюстрация авторов исследования
Проведенный эксперимент, по словам ученых, является доказательством того, что столь высокие давления могут изучаться на практике. Информация о поведении того же железа при миллионах атмосфер может быть полезна, например, геологам, изучающим строение Земли и экзопланет - железо является одним из самых распространенных химических элементов в земной коре.