Воссоздавая дождь Урана, рентгеновский лазер превратил пластик в алмазы

Здесь, на Земле, алмазы ценятся за их редкость (даже если это изменится), но на других планетах они могут показаться такими же обычными, как камни. Считается, что на ледяных гигантах, таких как Уран и Нептун, экстремальное давление будет сжимать водород и углерод, образовывая твердые алмазы, которые затем выпадают в атмосферу, как дождь.

Это явление не обнаруживалось напрямую, но в 2017 году группа ученых сообщила, что они воссоздали процесс в лаборатории. Они сделали это, запустив самый мощный в мире рентгеновский лазер Linac Coherent Light Source (LCLS) по образцам углеводородных материалов. Это мгновенно нагрело их до температуры 6000 ° C и вызвало мощные ударные волны с давлением в несколько миллионов атмосфер, образуя крошечные «наноалмазы».

Хотя эксперименты показали, что это технически возможно, по словам команды исходные углеводородные материалы, такие как полистирол, не точно имитировали элементы, присутствующие внутри ледяных гигантов. Кислород также присутствует в больших количествах, поэтому ученые исследовали другие материалы, которые могли бы ввести этот ключевой элемент в смесь.

Они остановились на ПЭТ - форме пластика, обычно используемой для упаковки продуктов питания и напитков, имеющей хороший баланс между углеродом, водородом и кислородом. Команда повторила эксперимент, пропустив образцы тонкой пленки ПЭТ с помощью LCLS, а затем используя два разных метода визуализации, чтобы проверить не только то, образуются ли наноалмазы, но и то, насколько быстро они выросли. И действительно, они обнаружили алмазы с плотностью до 3,87 грамма на кубический сантиметр.

«Эффект кислорода заключался в ускорении расщепления углерода и водорода и, таким образом, стимулировании образования наноалмазов», — сказал Доминик Краус, автор исследования. «Это означает, что атомы углерода легче соединяются и образуют алмазы».

Исследование не только подтверждает гипотезу об алмазных дождях на ледяных планетах-гигантах, но и демонстрирует новую потенциальную технологию производства крошечных алмазов, которые используются в промышленных абразивах, полировальных составах и, возможно, когда-нибудь, высокочувствительных квантовых сенсорах.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.