Diamondning juda yuqori erish harorati yadroviy sintez uchun ko'proq energiya chiqarishi mumkin.

• Haddan tashqari bosimga duchor bo'lganda, olmos endi kvant simulyatsiyalari natijalariga juda mos keladigan tarzda eriydi va bu deyarli 20 yil davom etgan bahsni hal qildi.

• Rentgen o'lchovlari shuni ko'rsatadiki, taniqli olmos kristalli bitta zarba paytida taxmin qilingan BC8 shakliga aylanish o'rniga, erish nuqtasigacha saqlanib qoladi.

• Qayta ko'rib chiqilgan erish sharoitlari termoyadroviy tajribalarda dastlabki zarba to'lqinlarining kuchsizlanishiga imkon berishi, bu esa energiya hosildorligini oshirishi va muz gigant sayyoralari ichidagi "olmos yomg'iri" modellarini yaxshilashi mumkin.

Olmos ko'pgina materiallarni yo'q qiladigan sharoitlarga bardosh bera oladi, ammo sintez tajribalarida qo'llaniladigan ulkan bosim ostida u oxir-oqibat parchalanadi. Yangi o'lchovlar bizga bu erish qanday sodir bo'lishini aniq aniqlash imkonini beradi va tajribalar va nazariya o'rtasidagi 20 yillik kelishmovchilikni hal qiladi.

Lorens Livermor milliy laboratoriyasi olimlari tomonidan olib borilgan tadqiqotlar olmoslarga zarba siqilishining taxminan bir terapaskalga teng bosimga ta'sirini kuzatdi, bu Yer yadrosidagi bosimdan taxminan uch baravar yuqori. Tajribalar, shuningdek, Neptun va Uran ichidagi bosimdan ham yuqori bosimga yetdi.

20 yillik harorat farqi qisqardi.

LLNL tadqiqotchilari o'nlab yillar davomida haddan tashqari bosim ostida olmoslarni o'rganib kelishgan. Taxminan 20 yil oldin, Jon Eggert va uning hamkasblari olmoslar yuqori bosim ostida eritilganda zichroq bo'lishini aniqladilar, bu ko'pgina materiallar uchun odatiy bo'lmagan hodisa.

Bu dastlabki tajribalar qiyin muammo tug'dirdi. O'lchangan erish harorati keyingi taqqoslashlarda nazariy bashoratlardan taxminan 201 TP3 T yoki taxminan 1500 kelvinga farq qildi. Ilg'or modellashtirish usullari eksperimental qiymatlarni qayta tiklay olmadi.

Sandia milliy laboratoriyalaridagi ishdan yana bir savol tug'ildi. Natijalar olmosning erishdan oldin BC8 deb nomlangan boshqa kristall fazaga o'tishiga oid mumkin bo'lgan dalil sifatida talqin qilindi.

Yangi LLNL tajribalari ikkala bahsli masalani ham bevosita hal qilishga qaratilgan edi.

Rentgen nurlari eritish arafasida turgan olmosni suratga oladi.

Rochester universitetining lazer energetikasi laboratoriyasidagi Omega lazer zavodida tadqiqotchilar sintetik olmos namunalariga kuchli ultrabinafsha lazer impulslarini yo'naltirishdi. Lazerlar materialda zarba to'lqinlarini yaratdi.

Siqilgan holatlar atigi bir soniyaning milliarddan bir qismiga yaqin davom etdi. Ushbu vaqt oralig'ida jamoa zarba to'lqinining tezligini, aks ettirish qobiliyatini, termal nurlanishni va rentgen nurlanishining difraksiyasini o'lchadi, bu esa atom tuzilishini aniqlash imkonini beradi.

«"Bu zarba bilan siqilgan olmosning rentgen diffraksiyasi yordamida erish bosqichigacha o'rganilgan birinchi holat edi", dedi LLNL olimi Marius Millot. "Bu o'lchovlar juda qiyin, chunki uglerod kichik, yengil atomdir. U juda kam rentgen nurlarini sochadi, shuning uchun biz o'lchashimiz kerak bo'lgan signal juda zaif edi.".

Jamoa doimiy elektr toki urishi bilan 12 ta tajriba va namunadan o'tayotganda kuchsizlanadigan zarbalar bilan yetti ta tajriba o'tkazdi.

O'lchovlar keng erish mintaqasini aniqladi. Taxminan 750 dan 1000 gigapaskalgacha bo'lgan diapazonda, bosim oshishi bilan zarba harorati biroz pasaydi, bu esa manfiy qiyalikdagi erish egri chizig'ining bevosita dalili bo'ldi. Harorat 7000 Kelvin atrofida qoldi.

Shok to'lqini kuchaygan sari aks ettirish ham keskin oshdi, bu esa ko'proq o'tkazuvchan suyuq uglerod mavjudligini ko'rsatadi. Shu bilan birga, kristall namunadan rentgen difraksiyasi taxminan o'n baravar zaiflashdi va sekundiga taxminan 24,2 ± 0,2 kilometr tezlikda nolga yaqinlashdi.

Birgalikda olingan bu signallar kvant mexanik hisob-kitoblariga asoslangan simulyatsiya natijalari bilan chambarchas bog'liq edi.

«"Dastlabki harorat o'lchovlarimiz 1000 darajadan ko'proq farq qilganini aniqlash umidsizlikka uchratgan bo'lsa-da, yangi diagnostika tufayli ma'lumotlar sifatidagi bunday sezilarli yaxshilanishni ko'rish juda dalda beruvchi", dedi Eggert. "Bundan tashqari, bizning dastlabki erish haqidagi taxminimiz endi to'g'ridan-to'g'ri rentgen difraksiyasi yordamida tasdiqlandi.".

Olmos eriguncha olmosligicha qoladi.

Rentgen ma'lumotlari, shuningdek, oraliq kristall fazaning mavjudligini ko'rsatdi.

Tadqiqotchilar siqilgan qattiq moddaning eriguncha normal kubik olmos tuzilishini saqlab qolganligi haqida ishonchli dalillarni topdilar. O'lchangan diffraktsiya cho'qqisini BC8 birikmasiga biriktirish avvalgi o'lchovlardan taxminan 30% ga farq qiladigan zichlik qiymatlarini berdi.

Jamoa, shuningdek, BC8 ning katta miqdoridan kutilgan qo'shimcha diffraktsiya chiziqlarini aniqlay olmadi.

Bu natija BC8 ga o'tishni taxminan 875 dan 900 gigapaskalgacha bo'lgan oldingi talqinlarga zid keladi. Biroq, bu kuchli uglerod bog'lanishlari bitta zarba paytida qayta tartiblanishga to'sqinlik qiluvchi energetik to'siq yaratishini ko'rsatadigan molekulyar dinamika simulyatsiyalari bilan mos keladi.

«"Bizningcha, bu namunaning faqat bitta zarbaga duchor bo'lganda o'zgarishga ulgurmagani uchun sodir bo'ladi. U olmos tuzilishi ichida "qulflangan" bo'lib qoladi", dedi Millo.

Tajribalar atigi bir necha nanosekund davom etdi. Avvalgi tadqiqotda BC8 o'tishi taxminan 40 nanosekund davom etgan zarba to'lqini bilan bog'liqligi ko'rsatilgan edi. Mualliflarning ta'kidlashicha, vaqt shkalalaridagi farq natijalarni muvofiqlashtirishga yordam berishi mumkin.

Zaifroq birinchi impuls yadroviy sintezning energiya hosildorligini oshirishi mumkin.

Erish nuqtasini o'lchash Milliy o't oldirish inshootida inertsial sintezga bevosita ta'sir qiladi.

NIF inshootida deuteriy-tritiy yoqilg'isining muzlatilgan qatlamini o'z ichiga olgan millimetr o'lchamidagi olmos kapsulalardan foydalaniladi. Lazerlar kapsulani ichkariga sekundiga 400 kilometrdan ortiq tezlikda tezlashtiradi. Natijada yuzaga kelgan portlash 30 petapaskalga teng bosim va 100 million Kelvindan yuqori haroratni hosil qiladi.

Zamonaviy dizaynlar olmosning to'liq erishini ta'minlash uchun 1,2 terapaskalga teng bo'lgan dastlabki zarba impulsidan foydalanadi. Silliq suyuq qobiq portlash paytida nuqsonlarni cheklashga yordam beradi.

Yangi ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, to'liq erish kuchsizroq boshlang'ich zarba bilan sodir bo'lishi mumkin. Bu pastroq entropiyali siqilish yo'lini ta'minlaydi va termoyadroviy yoqilg'ini siqishni osonlashtiradi.

«"Bizning ishimiz shuni ko'rsatadiki, biz biroz sekinroq boshlang'ich zarba to'lqinlaridan foydalanishimiz va NIFdagi portlashlarimizda olmosning to'liq erishiga erishishimiz mumkin", dedi Millo. "Bu juda hayajonli, chunki bunday sekinroq zarba to'lqini termoyadroviy yoqilg'ini yanada siqiladigan qiladi. Bu, o'z navbatida, biz bir xil lazer energiyasi bilan erisha oladigan maksimal energiya hosilini oshiradi.".

Tadqiqot guruhi tomonidan taqdim etilgan modellar shuni ko'rsatadiki, agar boshqa parchalanish mexanizmlarini boshqarish mumkin bo'lsa, yuqori siqilish hozirgi dizaynlarga nisbatan ajralib chiqadigan termoyadroviy energiyani uch baravar oshirishi mumkin.

Tadqiqotning amaliy oqibatlari

Qayta ko'rib chiqilgan erish egri chizig'i termoyadroviy tadqiqotchilarga olmos kapsulalarini harakatga keltiruvchi zarba to'lqinlarining kuchi va vaqtini tanlash uchun yanada ishonchli asos yaratadi. Bu lazer energiyasini oshirmasdan yuqori siqilish nisbatlariga erishish imkonini berishi mumkin, garchi bashorat qilingan yutuqlar ishlashning yo'qotilishining boshqa manbalarini nazorat qilishga bog'liq bo'lib qolmoqda.

Olingan o'lchovlar, shuningdek, ekstremal bosim sharoitida uglerodning xatti-harakatlarini modellashtirish uchun yanada ishonchli mezonlarni taqdim etadi.

Sayyoralar fani uchun olingan natijalar Neptun va Uran ichidagi bosimdan oshib ketadigan bosimni qamrab oladi. Bu tadqiqotchilarga uglerod muz gigantlari ichida chuqur kristallanib, ularning ichidan "olmos yomg'iri" sifatida tushadigan modellar uchun aniqroq eksperimental cheklovlarni taqdim etadi.

LLNL Milliy termoyadroviy inshootidan zarba to'lqinlari ostida takroriy siqishni o'z ichiga olgan qiyin sharoitlarni o'rganish uchun foydalanishni rejalashtirmoqda. Ushbu tajribalar tanish olmos tuzilishi qayerda barqarorlikni yo'qotishini va kapsulaning termoyadroviy qulashning keyingi bosqichlarida qanday harakat qilishini sinab ko'rishi mumkin.

Olmosning erishi, sintez energiyasi va olmos yomg'iri haqida ko'proq bilib oling.

Ushbu maqolalarda uglerodning haddan tashqari bosim ostidagi xatti-harakati, inertial termoyadroviy sintez uchun olmosning ahamiyati va shunga o'xshash fizik jarayonlar Neptunga o'xshash sayyoralarning ichki tuzilishini qanday shakllantirishi mumkinligi o'rganiladi.

Suyuq uglerod tuzilishi in situ rentgen difraksiyasi orqali aniqlanadi. Tadqiqotchilar zarba siqish va rentgen difraksiyasi yordamida suyuq uglerodning atom tuzilishini to'g'ridan-to'g'ri o'lchadi va olmos va suyuqlikning to'liq eriguncha birga mavjudligini hujjatlashtirdi. Ushbu ish termoyadroviy va planetologiyada qo'llaniladigan uglerod modellari uchun eksperimental mezonlarni taqdim etadi. (Tabiat, 2025)

Olmosdan BC8 gacha, keyin oddiy kubik tuzilishga va orqaga: metadinamikadan foydalangan holda olmosdan keyingi uglerod fazalarini hosil qilishning kinetik yo'llari. Simulyatsiyalar olmosning 1,5 terapaskalda yuqori bosimda qanday qilib ultra zich BC8 va oddiy kubik uglerodga aylanishi mumkinligini o'rganadi va BC8 hosil bo'lishiga yordam beradigan tor bosim va harorat diapazonlarini ochib beradi. (Fizikaviy sharh B, 2026)

Inertsial termoyadroviy tajribada birlikdan kattaroq maqsadli kuchga erishish. Milliy o't o'chirish inshootidagi ushbu muhim tajriba nishonga yo'naltirilgan 2,05 megajoul lazer energiyasidan 3,1 megajoul termoyadroviy energiya ishlab chiqardi, bu esa birlikdan kattaroq maqsadli kuchga ega ekanligini ko'rsatdi va olmos kapsulalarining portlash jarayonini yaxshilash bo'yicha sa'y-harakatlar uchun muhim kontekst yaratdi. (Jismoniy sharh xatlari, 2024)

Muzli sayyora sharoitida uglevodorodlardan olmos yog'inlarining dinamikasi. Yuqori bosimli tajribalar muzli sayyoralarga xos sharoitlarda uglevodorodlardan olmoslarning hosil bo'lishini o'rganib chiqdi va Uran, Neptun va shunga o'xshash ekzoplanetlar ichida olmos yog'inlari mumkin degan gipotezani qo'llab-quvvatladi. (Tabiat astronomiyasi, 2024)

Sayyoralardagi uglevodorod aralashmalaridan olmos hosil bo'lishining termodinamikasi. Kvant aniqlikdagi modellar bizga uglerod-vodorod aralashmalaridan olmoslar hosil bo'lishi mumkin bo'lgan sharoitlarni aniqlash va fazalarni ajratish, ayniqsa Neptun ichki qismiga xos bo'lgan sharoitlarda, olmos hosil bo'lishini sezilarli darajada osonlashtiradigan yuqori bosimli rejimni aniqlash imkonini berdi. (Nature Communications, 2023)

Tadqiqot natijalari Nature Physics onlayn jurnalida chop etildi.

Asl maqola, "Olmosning juda yuqori erish nuqtasi yadro sintezi uchun ko'proq energiya chiqarishi mumkin" The Brighter Side of News tomonidan chop etilgan.

Tegishli maqolalar

• Merkuriy yuzasi ostida 10 mil qalinlikdagi olmos qatlami yotadi.

• Sof olti burchakli olmoslar mavjud va ular tabiiy olmoslarga qaraganda qattiqroq.

• 50 000 yillik meteorit olimlarga Yer yuzidagi eng qattiq olmoslarni yaratishga yordam berdi.

Sizga shunday ijobiy hikoyalar yoqadimi? Obuna bo'ling Yangiliklarning yorqin tomoni axborot byulleteni .