Podle vědce LLNL Maria Millota byl tým „schopen vzít miniaturní vzorky diamantu a rázově je stlačit na teploty vyšší, než je povrch Slunce, a na tlaky vyšší, než jsou tlaky v centrech Neptunu a Uranu – a přitom stále měřit atomovou strukturu, teplotu, hustotu a optickou odrazivost“ .

Klíčový výsledek: nové měření teploty tání diamantu se téměř dokonale shodovalo s kvantovými simulacemi, čímž se uzavřela přibližně dvacetiprocentní odchylka, která trápila obor dvě desetiletí . Experimenty také ukázaly, že uhlík zůstával v diamantové struktuře až do samotného tání, čímž se vyhnul mezilehlé krystalické fázi, kterou některé dřívější experimenty naznačovaly .

Proč je přesnost důležitá pro inerciální fúzi

V Národním fúzním zařízení (NIF) se diamant používá jako ablátorový obal, který zapouzdřuje fúzní palivo během implozí . Chování při tání a stavová rovnice, která řídí reakci kapsle na extrémní tlak a teplo, jsou rozhodující pro dosažení účinné komprese.

Aplikací opravených dat o tání vědci věří, že by mohli „ztrojnásobit energetický zisk“ z fúzních implozí NIF, a to díky účinnější kompresi a lepší konstrukci kapslí . To představuje významný krok k cíli učinit inerciální fúzi životaschopným zdrojem energie.

Co to znamená pro Uran a Neptun

Experimenty dosáhly tlaků a teplot přesahujících podmínky uvnitř ledových obrů, čímž poskytly první přímé potvrzení, že krystalický diamant může zůstat stabilní hluboko uvnitř Uranu a Neptunu . Data ukazují, že diamant se za těchto podmínek taví na hustší, kovovou tekutinu, což přímo ovlivňuje modely planetární struktury, tepelného vývoje a dokonce i srážení diamantového „deště“ uvnitř těchto světů .

Toto navazuje na dřívější studie rázové komprese, které již naznačovaly, že diamant by mohl být stabilní hluboko uvnitř obřích planet, a ukazuje, že křivka tání má při ultra-vysokých tlacích negativní Clapeyronův sklon – diamant se při tání stává hustším, což je opak toho, co se děje s ledem na zemském povrchu .

Vzácná shoda teorie a experimentu

Nesrovnalosti mezi experimentálními a výpočetními výsledky jsou ve fyzice vysokých tlaků běžné, ale jen zřídka se vyřeší tak čistě jako v tomto případě. Kombinace vylepšené diagnostiky a rentgenové difrakce umožnila týmu LLNL změřit to, co dřívější experimenty nedokázaly, a výsledek se vešel do chyby měření teorie .

Zjištění by mohla mít širší význam pro fázové chování uhlíku: diamant je stabilní alotrop uhlíku při tlacích do 1 terapascalu, ale nad touto hranicí výpočty naznačují vznik kubické struktury centrované na tělo (BC8) a při tlacích nad 3 TPa se předpokládá stabilita jednoduché kubické struktury . Toto nové porozumění křivce tání diamantu upřesní fázový diagram uhlíku v extrémních podmínkách, kde by se tyto další fáze mohly objevit.

Podle vědce LLNL Maria Millota byl tým „schopen vzít miniaturní vzorky diamantu a rázově je stlačit na teploty vyšší, než je povrch Slunce, a na tlaky vyšší, než jsou tlaky v centrech Neptunu a Uranu – a přitom stále měřit atomovou strukturu, teplotu, hustotu a optickou odrazivost“ .

Klíčový výsledek: nové měření teploty tání diamantu se téměř dokonale shodovalo s kvantovými simulacemi, čímž se uzavřela přibližně dvacetiprocentní odchylka, která trápila obor dvě desetiletí . Experimenty také ukázaly, že uhlík zůstával v diamantové struktuře až do samotného tání, čímž se vyhnul mezilehlé krystalické fázi, kterou některé dřívější experimenty naznačovaly .

Proč je přesnost důležitá pro inerciální fúzi

V Národním fúzním zařízení (NIF) se diamant používá jako ablátorový obal, který zapouzdřuje fúzní palivo během implozí . Chování při tání a stavová rovnice, která řídí reakci kapsle na extrémní tlak a teplo, jsou rozhodující pro dosažení účinné komprese.

Aplikací opravených dat o tání vědci věří, že by mohli „ztrojnásobit energetický zisk“ z fúzních implozí NIF, a to díky účinnější kompresi a lepší konstrukci kapslí . To představuje významný krok k cíli učinit inerciální fúzi životaschopným zdrojem energie.

Co to znamená pro Uran a Neptun

Experimenty dosáhly tlaků a teplot přesahujících podmínky uvnitř ledových obrů, čímž poskytly první přímé potvrzení, že krystalický diamant může zůstat stabilní hluboko uvnitř Uranu a Neptunu . Data ukazují, že diamant se za těchto podmínek taví na hustší, kovovou tekutinu, což přímo ovlivňuje modely planetární struktury, tepelného vývoje a dokonce i srážení diamantového „deště“ uvnitř těchto světů .

Toto navazuje na dřívější studie rázové komprese, které již naznačovaly, že diamant by mohl být stabilní hluboko uvnitř obřích planet, a ukazuje, že křivka tání má při ultra-vysokých tlacích negativní Clapeyronův sklon – diamant se při tání stává hustším, což je opak toho, co se děje s ledem na zemském povrchu .

Vzácná shoda teorie a experimentu

Nesrovnalosti mezi experimentálními a výpočetními výsledky jsou ve fyzice vysokých tlaků běžné, ale jen zřídka se vyřeší tak čistě jako v tomto případě. Kombinace vylepšené diagnostiky a rentgenové difrakce umožnila týmu LLNL změřit to, co dřívější experimenty nedokázaly, a výsledek se vešel do chyby měření teorie .

Zjištění by mohla mít širší význam pro fázové chování uhlíku: diamant je stabilní alotrop uhlíku při tlacích do 1 terapascalu, ale nad touto hranicí výpočty naznačují vznik kubické struktury centrované na tělo (BC8) a při tlacích nad 3 TPa se předpokládá stabilita jednoduché kubické struktury . Toto nové porozumění křivce tání diamantu upřesní fázový diagram uhlíku v extrémních podmínkách, kde by se tyto další fáze mohly objevit.