دانشمندان الماس را ذوب کردند
به گزارش ما دیجیتال، الماس یکی از سخت ترین مواد طبیعی شناخته شده روی زمین است، اما حتی این ماده فوق العاده سخت هم در وضعیت مناسب ذوب می شود.
به گزارش ما دیجیتال به نقل از خبر آنلاین، وقتی دانشمندان الماس را در فشار و دمای فوق العاده بالا ذوب کردند، بر خلاف برخی پیش بینی ها قبل از ذوب شدن به ساختار جدیدی تبدیل نشد. اتم های کربن تا آخرین لحظه همان آرایش منظم بلوری الماس را حفظ کردند و سپس مستقیماً وارد حالت مایع شدند.
این آزمایش را گروهی از فیزیک دانان به رهبری ماریوس میلو از لابراتوار ملی لارنس لیورمور آمریکا انجام دادند. محققان با بهره گیری از تأسیسات لیزری OMEGA در دانشگاه روچستر، نمونه های بسیار کوچک الماس را با پالس های قدرتمند لیزر تحت فشارهایی بین ۶۰۰ گیگاپاسکال تا ۱.۸ تراپاسکال قرار دادند. دما هم به چند هزار کلوین رسید و در بعضی شرایط از دمای سطح خورشید بیشتر شد. دانشمندان هم زمان سرعت موج شوک، دما، چگالی و بازتاب نور نمونه را اندازه گرفتند و با بهره گیری از پرتوهای ایکس، تغییرات ساختار اتمی الماس را بررسی کردند.
معمای ذوب شدن الماس این آزمایش برای پاسخ به یک معمای قدیمی انجام شد. پژوهش های گذشته نشان داده بودند که الماس در فشارهای بسیار بالا ذوب می شود، اما با پیشرفت محاسبات کوانتومی مشخص شد دمای ذوب اندازه گیری شده با پیش بینی های نظری حدود ۲۰ درصد اختلاف دارد. حتی شبیه سازی های پیشرفته کامپیوتری هم نمی توانستند نتایج آزمایش های قدیمی را بازتولید کنند.
اندازه گیری های جدید این اختلاف را برطرف کرد. محققان دمای ذوب الماس را در فشار حدود ۱ تراپاسکال، نزدیک به ۷۳۰۰ کلوین به دست آوردند. عددی که با پیش بینی های نظری سازگاری بسیار بیشتری دارد. در حقیقت، اندازه گیری قدیمی بیشتر از ۱۰۰۰ درجه با نتیجه جدید اختلاف داشت.
اما معمای بزرگ تری هم وجود داشت. مدلهای نظری پیش بینی می کردند که کربن در فشار حدود یک تراپاسکال، قبل از ذوب شدن، باید برای مدت کوتاهی از ساختار معمول الماس به فاز دیگری به نام BC8 تبدیل گردد. برخی آزمایش های قبلی هم نشانه هایی از چنین تغییری را نشان داده بودند.
اما پرتوهای ایکس در آزمایش جدید چنین چیزی را نشان ندادند. تا آن زمان که ساختار جامد قابل مشاهده بود، اتم های کربن بازهم در شبکه مکعبی معمول الماس قرار داشتند. سپس ساختار بلوری از بین رفت و کربن مایع شکل گرفت.
دانشمندان احتمال می دهند دلیل آن، سرعت بسیار زیاد آزمایش باشد. تبدیل الماس به BC8 مستلزم شکستن و بازآرایی پیوندهای بسیار قوی کربن است. فرایندی که انرژی زیادی می خواهد و در مدت بسیار کوتاه آزمایش فرصت رخ دادن پیدا نمی نماید. درنتیجه، الماس قبل از آن که بتواند ساختار جدیدی بسازد، ذوب می شود.
شباهت عجیب الماس و یخ در این تحقیق نتیجه عجیب دیگری هم به دست آمد. در این فشارهای فوق العاده بالا، الماس جامد چگالی کمتری از کربن مایع دارد. بدین سبب از نظر نظری، الماس جامد می تواند روی دریایی از کربن مذاب شناور شود، درست مانند یخ که روی آب شناور می ماند.
از آنجائیکه الماس در کپسول های سوخت آزمایش های همجوشی هسته ای با محصورسازی لختی استفاده می شود. شناخت دقیق تر رفتار کربن هنگام فشرده شدن می تواند مدلهای کامپیوتری این آزمایش ها را بهبود دهد.
منبع: sciencealert
منبع: ما دیجیتال
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب