Игорь Молд предлагает Вам запомнить сайт «Наука и техника»
Вы хотите запомнить сайт «Наука и техника»?
Да Нет
×
Прогноз погоды

Новейшие разработки, этапы развития техники. Достижения и история в науке и технике.

Читать

Физики впервые создали суперионный лёд

развернуть

Физики впервые создали суперионный лёд

Американский учёный, лауреат Нобелевской премии по физике 1946 года Перси Бриджмен, изучая поведение материй под высоким давлением, обнаружил пять различных кристаллических форм водяного льда.

Дальнейшие работы в этой области дали ещё более любопытные результаты: в 1988 году физики теоретически предсказали существование суперионной формы воды (superionic water).

В такое состояние она переходит при нагревании до нескольких тысяч градусов и под воздействием высокого давления (подобные условия царят на планетах-гигантах – Нептуне и Уране). Отличительная черта этой экзотической формы – наличие "подобных жидкости" ионов водорода, движущихся внутри "твёрдой" решётки кислорода.

Почти 30 лет суперионная вода существовала лишь в теории – в научных трудах и мечтах исследователей. И вот теперь команда из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса и других американских научных центров доказала на практике, что такая форма воды действительно существует.

Используя метод ударного сжатия, который позволяет создать давление в несколько миллионов атмосфер, специалисты выяснили, что получить интересующее их состояние воды можно при термодинамической температуре около 5000 Кельвинов (чуть меньше, чем на поверхности Солнца) и при давлении в 200 гигапаскалей.

Чтобы исследовать вещество, находящееся при заданных температуре и давлении, учёные использовали ячейки с алмазными наковальнями. Они работали с кубической модификацией льда под названием лёд VII – вода превратилась в такую форму при комнатной температуре и давлении 2,5 гигапаскаля.

Затем настало время ударного сжатия: для этого на лёд VII воздействовали лазерным излучением. Шесть мощных лучей лазера Omega-60 из Лаборатории лазерной энергетики Университета Рочестера обеспечили наносекундный импульс ультрафиолетового излучения. Лазеры ударили не по льду, а по одному из алмазов, между которыми он был зажат. Это привело к образованию мощных ударных волн: давление на образец выросло до нескольких сотен гигапаскалей. При этом лёд продолжали нагревать.

Физики впервые создали суперионный лёд

Команда использовала сложные методы измерения (интерферометрическую сверхбыструю велосиметрию и пирометрию), чтобы охарактеризовать оптические свойства суперионной воды и определить её термодинамические свойства в течение короткого эксперимента (у учёных было 10-20 наносекунд).

Ведущий автор исследования физик Мариус Мийо (Marius Millot) отмечает, что ради этих наносекунд его команда потратила два года на проведение измерений и ещё два на разработку методов анализа данных. Впрочем, значимость исследования сложно переоценить.

Во-первых, у учёных теперь есть важные данные о поведении молекул в экстремальных условиях. Как ожидается, в будущем подобные эксперименты позволят изучать специфические свойства материалов и, как следствие, манипулировать ими в интересах человечества.

Во-вторых, эта работа раскрывает новые перспективы перед астрофизиками, ведь, как уже упоминалось, Уран и Нептун, вероятно, имеют огромное количество экзотического водяного льда.

Планетологи убеждены, что эти планеты-гиганты состоят в основном из смеси углерода, водорода, кислорода и азота, а 65% их массы составляет вода, смешанная с аммиаком и метаном. Но, возможно, всё не совсем так и под тонким слоем жидкости находится мантия из суперионного льда. Зная больше о его свойствах и о внутренней структуре планет в принципе, специалисты смогут скорректировать цели для будущих миссий.

Авторы добавляют, что следующим шагом в их работе будет определение структуры кислородной решётки, в которую заключены ионы водорода. Также команда планирует использовать свои новые методы для исследования других форм материй и элементов, например, гелия, которым изобилуют Сатурн и Юпитер.

Больше подробностей об удивительном эксперименте можно узнать из статьи, опубликованной в издании Nature Physics.

К слову, ранее мы рассказывали о том, как исследователи заморозили воду при температуре кипения, а также о том, как новую форму льда породил сэндвич из графена и воды.

Кроме того, давление и температура превратили поваренную соль в химически невозможные формы.

https://www.vesti.ru/doc.html?id=2985470&cid=2161


Ключевые слова: главная, новость
Опубликовал Игорь Молд , 08.02.2018 в 13:43

Комментарии

Показать предыдущие комментарии (показано %s из %s)
Владимир Селявкин
Владимир Селявкин 10 февраля, в 23:06 интересно! Текст скрыт развернуть
0
Показать новые комментарии
Показаны все комментарии: 1
Комментарии Facebook
Свежее
Ученые нашли на дне океана то, что разрушит все древние мифы
Игорь Молд 5 дек 17, 14:56
+85 29
Обнаружен невидимый щит, окружающий Землю, но исследователи не понимают, как он появился
Белка Затейница (Шелл) 19 авг 17, 12:55
+84 83
О советском космонавте, ставшем "робинзоном", починившем американский Шаттл и попавшем в кино
Игорь Молд 4 фев 17, 18:40
+67 15
Загадочный текст, скрытый в ДНК человека
Игорь Молд 19 янв 17, 11:32
+77 103
Очередной невероятный прорыв в области хранения информации. Русские изобретения
Игорь Молд 22 ноя 16, 13:01
+59 24
Удивительное открытие русских ученых объясняет многие «паранормальные» явления
Игорь Молд 19 ноя 16, 18:24
+132 57
Плавучие АЭС — цена оправдана! Россия готовит «сюрприз» для мирового рынка
Игорь Молд 5 ноя 16, 20:26
+110 28
Энергия будущего: что придет на смену нефти - изобретатель из России создал уникальный ветряк
Игорь Молд 16 окт 16, 15:51
+115 74
Всё, что вам говорили о динозаврах, было неправдой
Игорь Молд 11 окт 16, 15:34
+74 61
Синоптики предупреждают о наступлении самой холодной зимы за последние 100 лет
Игорь Молд 8 окт 16, 11:52
+94 82

Последние комментарии

Леонид Руси
Ingvar Ruricson
Leon17 Влад
Валерий Викторович Баженов