Подземные миры Нептуна и Урана стали понятнее: учёные разгадали тайну "алмазных дождей"

Исследователи из Национальной лаборатории имени Лоуренса Ливермора (LLNL) провели серию экспериментов по динамическому сжатию, которые подтвердили, что при экстремальном давлении алмаз при плавлении становится менее плотным, чем жидкий углерод. Это означает, что в условиях сверхвысоких давлений алмаз будет плавать в жидком углероде, подобно тому как лед плавает в воде. Работа устраняет многолетнее противоречие между теоретическими моделями и экспериментальными данными, что позволяет уточнить модели строения ледяных гигантов и оптимизировать процессы в термоядерном синтезе.
В этом материале:

Механика плавления при сверхвысоком давлении

Метод лазерного сжатия и рентгеновская дифракция

Влияние на термоядерный синтез и планетологию

Границы полученных результатов

Механика плавления при сверхвысоком давлении

Центральный вопрос исследования касался плотности алмаза в момент перехода из твердого состояния в жидкое. Большинство материалов при плавлении становятся менее плотными, однако углерод ведет себя иначе. Эксперименты подтвердили, что жидкий углерод плотнее твердого алмаза при давлениях, в три раза превышающих давление в центре Земли.
Эта особенность была замечена еще около 20 лет назад, но данные тех лет содержали серьезную ошибку: измеренная температура плавления отличалась от теоретических расчетов примерно на 20%. Новые измерения позволили свести этот разрыв к минимуму, приведя экспериментальные значения в соответствие с квантово-механическими симуляциями.