Qızıl 10 milyonqat Yer təzyiqində yeni atom fazası nümayiş etdirdi

Tədqiqatçılar, laboratoriya şəraitində əldə edilmiş ən yüksək təzyiqlər altında qızılın atom quruluşunun necə dəyişdiyinə dair indiyə qədər ən ətraflı araşdırmanı aparıblar. Bu yeni kəşflər nəhəng planetlərin dərinliklərində və fuzyon tədqiqatlarında istifadə olunan yüksək təzyiq mühitlərində maddənin necə davrandığına dair nadir məlumatlar verir. Eksperimentlərə Lawrence Livermore Milli Laboratoriyası (LLNL) rəhbərlik edib və digər qurumlarla əməkdaşlıq çərçivəsində həyata keçirilib. Komanda qızılı Yerin atmosfer təzyiqindən təxminən 10 milyon dəfə çox təzyiqə sıxaraq, material üçün qeydə alınmış ən yüksək təzyiq struktur ölçməsini aparıb. Bu müşahidələr qızılın həddindən artıq sıxılma zamanı davranışı ilə bağlı uzun müddətdir mövcud olan uyğunsuzluqları aradan qaldırır və onun yüksək təzyiq elmində etalon material kimi istifadəsini dəqiqləşdirir. LLNL alimi və tədqiqatın müəlliflərindən Amy Coleman qeyd edib ki, "bu eksperimentlər laboratoriya təcrübələrində əldə edilə bilən ən yüksək təzyiqlərdə baş verən atom yenidənqurmalarını aşkar edir." Nəhəng planetlərin daxilindəki təzyiqlər Yerin atmosfer təzyiqindən bir milyon dəfə çox ola bilər ki, bu da materialları qeyri-adi atom tənzimləmələrinə məcbur edir. Bu şəraiti Yer kürəsində təkrarlamaq üçün intensiv və dəqiq formalaşdırılmış enerji impulsları çatdıra bilən qurğular tələb olunur. Tələb olunan təzyiq diapazonuna çatmaq üçün tədqiqatçılar Milli Yanğın Təsisatında (NIF) və Roçester Universitetindəki OMEGA EP Lazer Sistemində xüsusi lazer impulslarından istifadə ediblər. Bu impulslar qızıl nümunələrini sürətlə sıxsa da, temperaturları bir çox yüksək təzyiq eksperimentlərində olduğundan daha aşağı səviyyədə saxlayaraq metalın bərk vəziyyətdə qalmasına imkan verib. Daha sonra komanda X-şüası difraksiyasından istifadə edərək milyardda bir saniyə ərzində atom miqyaslı anlıq şəkillər çəkib. Coleman vurğulayıb ki, "yalnız bu yaxınlarda NIF kimi qurğular həm bu təzyiqləri yarada, həm də nümunənin içindəki atomlara nə baş verdiyinin anlıq şəklini çəkə bilib." O əlavə edib ki, bu, qızılın belə həddindən artıq sıxılma altında kristal quruluşuna dair ilk qəti baxışdır və nəticələr "nəhayət, nəzəriyyə ilə eksperiment arasında uzun müddətdir mövcud olan fikir ayrılıqlarını həll edir." Normal şəraitdə qızıl atomları üz mərkəzli kub (FCC) adlanan quruluşda yerləşir ki, burada atomlar kubun künclərində və hər bir kub üzünün mərkəzində olur. Bu quruluşun geniş təzyiq diapazonunda sabit olduğu məlumdur, lakin modellər onun nə vaxt dağılmağa başladığı barədə fərqli fikirlər irəli sürür. Yeni ölçmələr göstərir ki, FCC quruluşu bəzi proqnozların təklif etdiyindən daha yüksək təzyiqlərdə, Yerin nüvəsindəki təzyiqin təxminən iki qatına qədər davam edir.

Qızılın Struktur Keçidi Açıqlandı

Daha da yüksək təzyiqlərdə tədqiqatçılar struktur dəyişikliyinin ilk əlamətlərini müşahidə etdilər. Bəzi atomlar həcm mərkəzli kub (BCC) quruluşuna yenidən düzülərək, hər bir kubun künclərində və mərkəzində yerləşdi. Əhəmiyyətli odur ki, orijinal FCC modeli tamamilə yox olmadı. Bunun əvəzinə, nəticələr tədqiqatda əldə edilmiş ən həddindən artıq sıxılma şəraitində hər iki quruluşun birlikdə mövcud olduğunu göstərdi. Faza birlikdəliyinin mövcudluğu qızılın quruluşlar arasında necə keçid etdiyinə dair daha aydın bir görüntü təqdim edir və bu təzyiqlərdə temperaturun daha dəqiq ölçülməsinin əhəmiyyətini vurğulayır. Coleman qeyd edib ki, "bu eksperimentlər qızılın struktur ölçmələrini terapascal rejiminə qədər genişləndirir və faza sərhədlərini dəqiqləşdirmək üçün temperatur diaqnostikasının zəruriliyini ön plana çıxarır." Bu keçidləri anlamaq praktiki əhəmiyyətə malikdir. Qızıl kimyəvi cəhətdən sabit olduğu və X-şüası analizi ilə asanlıqla aşkar edildiyi üçün geniş şəkildə təzyiq kalibrləşdirici kimi istifadə olunur. Onun aşağı təzyiqlərdəki davranışı yaxşı başa düşülsə də, həddindən artıq təzyiqlərdəki uyğunsuzluqlar digər eksperimentlərin dəqiqliyinə təsir etmişdi. Coleman əlavə edib ki, "qızılın necə davrandığını dəqiq bilmək, planetar nüvələri öyrənməkdən tutmuş yeni materiallar dizayn etməyə qədər, onu kalibrləşdirici kimi istifadə edən hər bir eksperimentin qızılın davranışı haqqında möhkəm və təsdiqlənmiş bir anlayışa əsaslanmasını təmin edir." Nəticələr gələcək yüksək təzyiq tədqiqatları üçün daha güclü bir əsas təmin edir, planetar daxili şəraitini və yüksək enerjili fizikadakı təcrübələrə olan etibarı artırır.

24 saat