Rieth József: Anyagvilág - Háttérinformáció

Kovács József:

Gyémánt egy óriásbolygó magjában

Tartalomjegyzékhez < Világképem <  Anyag-időszak     

Földi körülmények között először sikerült az óriásbolygók magjában uralkodó nyomást modellezni úgy, hogy a hőmérséklet sem haladta meg a magban feltételezettet --derül ki a Nature folyóirat július 17-i számából. Az Amerikai Egyesült Államok Lawrence Livermore Nemzeti Laboratóriumának (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL) munkatársai a világ legnagyobb lézerrendszerét, az LLNL NIF (National Ignition Facility) berendezését használta a földi légköri értéket 50 milliószorosan meghaladó nyomás előállítására, ami összemérhető a Jupiter és a Szaturnusz magjában uralkodó értékkel.

„Az óriásbolygók magjában olyan nagy nyomás uralkodik viszonylag kis hőmérséklet mellett, amilyen a földi léptékben szinte elképzelhetetlen. Az extrém körülmények miatt az elemek viselkedését nem lehet megjósolni, ezen a szinten az extrapolációk nem működnek" — magyarázza Rip Collins, a kutatócsoport egyik tagja. A kísérletek eredményeként nemcsak a bolygómagok fizikájáról, hanem a planéták keletkezési körülményeiről  és fejlődésükről is sokkal pontosabb  képet kaphatunk.

Jelen kutatás a szénre koncentrált, ami a Földön a hidrogén, a hélium és az oxigén utáni negyedik leggyakoribb elem. A szén alapvető szerepet játszik nem csupán a Naprendszer, de a távolabbi csillagrendszerek bolygóinak felépítésében is.

Látványos illusztráció az LLNL NIF lézerrendszerének célkamrájáról.

A balról benyúló hegyes objektum a tárgytartó, melynek a csúcsára

helyezik el a milliméter méretű céltárgyat. (Damien Jemison/LLNL)

A technikai újítás alapján most nem lökéshullámokkal igyekeztek megteremteni a megfelelő erősségű nyomást (mert ekkor a hőmérséklet messze meghaladta a bolygók belsejében reálisan elképzelhető értéket), helyette lézerek segítségével az anyagot csak rövid időre összepréselő nyomáshullámot gerjesztettek. A hőmérséklet megfelelő szinten tartását végül a lézerintenzitás időbeli változásának rendkívül finom hangolásával tudták megvalósítani. Az LLNL NIF 192 lézere közül 176 darab vett részt a kísérletben, melyet egy kicsiny gyémánton végeztek. Ugyan a gyémánt — mint a legkeményebb anyag — a legkevésbé összenyomható, a rendkívüli nyomással mégis sikerült az ólomnál nagyobb sűrűségűre préselni (normál körülmények között az ólom sűrűsége a gyémánténak körülbelül háromszorosa). Sok időt nem töltött ebben az állapotban: az alkalmazott minta a másodperc egymilliomod része alatt elpárolgott.

Bár a kísérletben szerzett új adatok nagyrészt igazolták a kvantummechanika által tett előrejelzéseket, jelentős eltérésekre is fény derült, amik azt jelzik, hogy az ilyen extrém módon összepréselt anyag viselkedése tartogat még meglepetéseket.

Tartalomjegyzékhez < Világképem <  Anyag-időszak     

-------------------------

1018 • Élet és Tudomány ■ 2014/32

(Ég és Föld vonzásában - a természet titkai -TÁMOP-4.2.3-12/1/KONV-2012-0018)