Алмаз под ударом: как рентген видит невидимое экспресс
Мощный лазер бьёт по алмазу, словно кузнечный молот. Только наковальней служит сама материя. Удар длится мгновение, но рождает давление в миллион раз выше атмосферного. Физики давно мечтали заглянуть в этот миг и увидеть, как атомы перестраиваются под натиском.
Рентгеновский луч здесь — как вспышка фотоаппарата. Беда в том, что яркость самой вспышки может меняться от опыта к опыту. Чтобы не гадать, исследователи придумали «встроенную линейку»: часть луча проходит через узкое отверстие (коллиматор) или слой неподвижного материала. Этот сигнал служит эталоном — как камертон для настройки инструмента.
Метод испытали на алмазе, сжатом ударной волной почти до 1 ТПа. Сравнивая рентгеновские снимки горячего сжатого алмаза и холодного эталона, учёные учли тепловое дрожание атомов — оно ослабляет сигнал. Так удалось точно измерить, как меняется кристаллическая решётка углерода в экстремальных условиях.
Это не просто игра с рекордами. Понимание поведения вещества при таких давлениях нужно для моделирования недр планет, создания новых материалов и даже для термоядерного синтеза — того самого процесса, что питает звёзды. Вспышка рентгена теперь рассказывает больше.
Алмаз — не самый твёрдый материал при сверхвысоких давлениях. При сжатии его атомы перестраиваются в другую, ещё более плотную кристаллическую форму.
В романе «Свидание с Рамой» Артура Кларка инопланетный корабль имеет оболочку из материала, выдерживающего чудовищные давления — возможно, секрет его прочности скрыт в фазовых переходах, подобных тем, что изучают в таких экспериментах.