Золото змінюється під тиском, що в 10 млн разів перевищує земний: фізики побачили щось несподіване

Фізики стиснули золото за тиску, який у 10 млн разів перевищує атмосферний тиск на Землі, і могли отримати нове уявлення про зміну атомної структури металу. Виявилося, що золото за екстремального тиску змінюється, адже його атоми перебудовуються. Результати дослідження, опублікованого в журналі Physical Review Letters, дають змогу зрозуміти, як речовина поводиться глибоко всередині планет-гігантів і в умовах високого тиску, що використовуються для досліджень термоядерного синтезу, пише Interesting Engineering.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Вчені провели експерименти із золотом у Ліверморській національній лабораторії імені Лоуренса (США). Вони стиснули золото при тиску, що приблизно в 10 мільйонів разів перевищує атмосферний тиск на Землі. Нові результати усувають давні суперечності щодо поведінки золота під час екстремального стиснення й уточнюють його використання як еталонного матеріалу в науці про високі тиски. Ці результати мають важливе значення для моделювання надр планет-гігантів і термоядерної фізики.

Тиск усередині планет-гігантів може перевищувати атмосферний тиск на Землі в мільйон разів, а тому речовина там набуває незвичайних атомних конфігурацій. Для відтворення цих умов на Землі потрібні установки, здатні створювати інтенсивні енергетичні імпульси. Вчені використовували спеціально створені лазерні імпульси, щоб досягти екстремально високого тиску в лабораторії.

Лазерні імпульси швидко стискали зразки золота, але при цьому температура металу зберігалася на низькому рівні, що давало йому змогу залишатися твердим. Після цього фізики використовували рентгенівські промені, щоб побачити, що відбувається з атомною структурою золота під високим тиском.

У нормальних умовах атоми золота шикуються в кубічну структуру, в якій атоми розташовуються в кутах куба і в центрі кожної грані куба. Відомо, що ця структура стабільна в широкому діапазоні тисків, але моделі різняться щодо того, коли вона починає руйнуватися. Фізики виявили, що ця структура стійка до набагато вищих тисків, ніж передбачали деякі моделі. Виявилося, що ця структура може зберігатися навіть за тиску, що вдвічі перевищує тиск у ядрі Землі.

Але при більш високому тиску золото починає змінюватися. Деякі атоми золота вишикувалися в кубічну структуру, де атоми розташовані в кожному кутку куба, а один атом знаходиться точно в центрі куба. Але частина первісної структури також збереглася, що свідчить про співіснування цих станів золота одночасно.

Розуміння зміни структури золота має практичне значення. Золото є еталонним матеріалом у фізиці високих тисків, оскільки воно хімічно стабільне і його легко вивчати за допомогою рентгенівських променів. Поведінка золота при більш низьких тисках добре вивчена, але розбіжності в результатах при екстремальних тисках вплинули на точність інших експериментів.

Результати дослідження закладають міцну основу для майбутніх досліджень при високих тисках, підвищуючи впевненість в експериментах з вивчення умов у надрах планет і фізики високих енергій.

Як уже писав Фокус, вчені спростували майже 200-річне правило про взаємодію світла і матерії. Фізики з'ясували, що світло "спілкується" з матерією через магнітне поле.

Також Фокус писав про те, що вчені з'ясували, що неандертальці поїдали жінок і дітей з ворожих племен. При цьому особливою популярністю у стародавніх канібалів користувалися жінки невисокого зросту.