Научно-образовательный портал

Илья Xeль
С oбширными вoзмoжнoстями в этиx oблaстяx, SLAC стaнoвится oсoбeннo плoдoрoднoй пoчвoй для тaкoгo рoдa исслeдoвaний». Учeныe считaют, чтo мoжeт, и чтo эти пaдeния, пo сути, мoгут быть дoстaтoчнo мoщными, чтoбы прoизвeсти тaк нaзывaeмый лoнсдeйлит, oсoбую фoрму aлмaзa, кoтoрaя дaжe еще прочнее, чем обычный алмаз. Гигантские планеты превращают водород в металл
Второе исследование, опубликованное на днях в Nature Communications, посвящено другой важной трансформации, которая могла происходить внутри гигантских газовых планет вроде Юпитера, внутренняя часть которых по большей части состоит из жидкого водорода: при высокой температуре и давлении, этот материал переходит из «обычного», электроизолирующего состояния в металлическое, проводящее. «По всей видимости, давление и температура вызванной лазером ударной волны разрывают молекулы на части, их электроны становятся несвязанными и могут проводить электричество». «Тем не менее ни в одном из таких лазерных экспериментов не наблюдали нетермальное ускорение частиц —   ускорение, не связанное с нагревом плазмы. Условия в нашей огромной Вселенной могут быть самыми разными. Наша работа показывает, что при определенном проектировании наши эксперименты должны его увидеть». Жестокие падения небесных тел оставляют на поверхности планет шрамы. Его команда провела ряд компьютерных моделирований, которые предсказали, как должны вести себя частицы плазмы в таких экспериментах. «Мы увидели, что в некоторых образцах графита, за несколько миллиардных долей секунды и при давлении в 200 гигапаскалей (в 2 миллиона раз больше атмосферного давления на уровне моря) образовался лонсдейлит», говорит ведущий автор Доминик Крауц из Немецкого центра Гельмгольца, работавший в Калифорнийском университете в Беркли на момент проведения исследований. «Мы определили ключевые параметры для требуемых детекторов, включая энергетический диапазон, в котором они будут работать, необходимое энергетическое разрешение и местоположение в эксперименте, —   говорит ведущий автор исследования Самуэль Тоторика, аспирант Стэнфордского университета. Вселенную «на грани» воссоздали в лабораторных условиях Просвечивая источник яркими, сверхбыстрыми рентгеновскими лучами LCLS, ученые смогли увидеть, как шок изменил атомную структуру графита. «Сфера лабораторной астрофизики растет быстрыми темпами и подпитывается целым рядом технологических прорывов, — говорит Зигфрид Гленцер, глава научного отделения высоких плотностей энергии в SLAC. «Понимание этого процесса обеспечивает новые подробности о формировании планет и эволюции Солнечной системы», говорит Гленцер, который также был одним из главных исследователей этой работы. В конце концов, ускорение частиц лежит в основе множества фундаментальных физических экспериментов и медицинских устройств. Кроме того, из этого можно было бы извлечь свежие идеи для строительства более мощных ускорителей. Ядерные реакции в сердцах звезд генерируют огромное количество энергии. В дополнение к планетарной науке, это исследование могло бы также помочь в исследованиях, направленных на использование дейтерия в качестве ядерного топлива для термоядерных реакций. Чтобы выяснить это, ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC провели сложные эксперименты и компьютерное моделирование, воссоздающее жестокие космические условия в микромасштабах лаборатории. Гигантские взрывы катапультируют вещество далеко в космос. Самые серьезные расчеты на основе 100 миллиардов частиц потребовали более миллиона часов работы CPU и более терабайта памяти суперкомпьютера Mira Аргоннской национальной лаборатории. «Эти результаты мощно поддерживают идею о том, что жестокие удары могут синтезировать эту форму алмаза, и это, в свою очередь, может помочь нам выявить места падения метеоров». «Хотя такой переход уже был предсказан в 1930-х годах, мы никогда не открывали прямое окошко в атомные процессы». Ученым хотелось бы узнать, как работают эти энергетические ускорители, поскольку это поможет понять Вселенную. Космические «побрякушки» указывают на метеоры
Известно, что высокое давление может превращать мягкую форму углерода —   графита, который используется в качестве грифеля —   в чрезвычайно тяжелую форму углерода, алмаз. Три недавно проведенных исследования, подчеркивающих этот подход, затрагивают падения метеоров, ядра гигантских планет и космические ускорители частиц, в миллионы раз мощнее Большого адронного коллайдера, крупнейшего ускорителя частиц на Земле. Ученые нагрели поверхность графита мощным оптическим лазерным импульсом, который отправлял ударную волну внутрь образца и быстро его сжимал. Как построить космический ускоритель
Третий пример экстремальной вселенной, вселенной «на грани», это невероятно мощные космические ускорители частиц — вблизи сверхмассивных черных дыр, например —   извергающие потоки ионизированного газа, плазмы, на сотни тысяч световых лет в космос.