بعد 20 عامًا من الجدل: علماء ينجحون في قياس درجة انصهار الألماس بدقة، مما قد يحدث ثورة في طاقة الاندماج وفهمنا لأورانوس ونبتون

لماذا الدقة مهمة لاندماج الحبس القصوري؟

في منشأة الإشعال الوطنية (NIF)، يُستخدم الألماس كغلاف (ablator) يحيط بالوقود الاندماجي أثناء عمليات الانفجار الداخلي (implosions) . سلوك الانصهار ومعادلة الحالة (equation of state) التي تحكم استجابة الكبسولة للحرارة والضغط الشديدين هي عوامل حاسمة لتحقيق ضغط فعال.

بتطبيق بيانات الانصهار المصححة، يعتقد الباحثون أنهم قادرون على "مضاعفة كسب الطاقة" من انفجارات NIF الاندماجية ثلاث مرات من خلال ضغط أكثر كفاءة وتصميم أفضل للكبسولة . وهذا يمثل خطوة كبيرة نحو تحقيق هدف الاندماج بالقصور الذاتي كمصدر طاقة قابل للحياة.

ماذا يعني ذلك لأورانوس ونبتون؟

وصلت التجارب إلى ضغوط ودرجات حرارة تتجاوز تلك الموجودة في باطن الكواكب الجليدية العملاقة، مما قدم أول تأكيد مباشر على أن الألماس البلوري يمكن أن يظل مستقرًا في أعماق أورانوس ونبتون . تظهر البيانات أن الألماس يذوب ليتحول إلى سائل معدني أكثر كثافة تحت تلك الظروف، مما يغذي مباشرة نماذج البنية الكوكبية والتطور الحراري، وحتى هطول "أمطار الألماس" داخل هذه العوالم .

هذا يبني على دراسات سابقة للضغط الصدمي كانت قد اقترحت بالفعل أن الألماس قد يكون مستقرًا في أعماق الكواكب العملاقة، موضحة أن منحنى الانصهار له ميل سلبي كلابيرون (Clapeyron slope) عند ضغوط فائقة الارتفاع - أي أن الألماس يصبح أكثر كثافة كلما انصهر، وهو عكس ما يحدث مع الجليد على سطح الأرض .

حل نادر للخلاف بين النظرية والتجربة

التناقضات بين النتائج التجريبية والحاسوبية شائعة في فيزياء الضغوط العالية، لكن نادرًا ما تُحل بشكل نظيف مثل هذه المرة. الجمع بين أدوات التشخيص المحسنة وحيود الأشعة السينية سمح لفريق LLNL بقياس ما عجزت عنه التجارب السابقة، وجاءت النتيجة مطابقة للنظرية ضمن هامش الخطأ .

للنتائج أيضًا دلالات أوسع على سلوك طور الكربون: الألماس هو الشكل المتآصل المستقر للكربون عند ضغوط تصل إلى 1 تيراباسكال، لكن بعد هذه العتبة، تشير الحسابات إلى تشكل بنية مكعبة مركزية الجسم (BC8)، وعند ضغوط أعلى من 3 تيراباسكال، يُتوقع استقرار بنية مكعبة بسيطة . هذا الفهم الجديد لمنحنى انصهار الألماس سيساهم في تحسين مخطط أطوار الكربون في الظروف القصوى التي قد تظهر فيها هذه الأطوار الأخرى.