Det er ikke nemt at undersøge planeters indre. Det kan ikke gøres i praksis, så teorierne kan kun blive tjekket med computersimuleringer og gennem eksperimenter, hvor de ekstreme forhold med højt tryk og høje temperaturer efterlignes.
Amerikanske forskere har netop udført sådan et eksperiment, hvor en mikroskopisk, syntetisk diamant blev presset godt sammen af 176 kraftige lasere med en samlet effekt på 2,2 terawatt. Eksperimentet er beskrevet i en artikel i det videnskabelige tidsskrift Nature.
Sådan et lasersystem findes kun ét sted i verden, nemlig på Lawrence Livermore National Laboratory i Californien. National Ignition Facility benyttes ellers mest til fusionsforskning, men i dette forsøg var formålet altså et andet.
Ved hjælp af laserstrålerne blev diamanten udsat for et tryk på fem billioner pascal. Det er et tryk, der er 50 millioner gange større end det atmosfæriske tryk ved Jordens overflade og 14 gange trykket i Jordens centrum.
Diamanten fik massefylde som bly
Laserstrålerne blev fokuseret ind på indervæggen af en lille guldcylinder, hvor laserlyset blev omdannet til røntgenstråler. Disse røntgenstråler forårsagede den trykbølge, der pressede diamanten sammen på en kontrolleret måde.
På mindre end en 10 milliardtedele af et sekund fordampede den nanokrystallinske diamant, men forskerne kunne altså nå at samle få data, inden den forsvandt.
Diamanter er notorisk svære at komprimere, men her blev den presset så godt sammen, at den blev 3,7 gange mindre end ved atmosfærisk tryk, og så massefylden blev den samme som for bly.
Ved så højt tryk opfører materialer sig anderledes, end man er vant til, fordi elektronerne finder nye veje. Der skal avancerede kvantemekaniske beregninger til at forudsige stoffets struktur og kemiske egenskaber ved ekstremt tryk.
Nogle af de kvantefysiske modeller forudsiger, at diamant gennemgår forskellige faseovergange – kulstofatomerne arrangerer sig på nye måder – efterhånden som trykket stiger. Men i eksperimentet var der ingen tegn på faseovergange. Forskerne kan ikke helt udelukke, at de har fundet sted, men det ser ikke sådan ud, hvis man kigger på data fra eksperimentet.
Planeter kan være store diamanter
Kulstof er det fjerdemest udbredte grundstof i universet, kun overgået af brint, helium og ilt, og det spiller en vigtig rolle i mange planeter.
Astrofysikerne regner med, at der findes planeter med en meget høj koncentration af kulstof – kæmpemæssige diamanter i verdensrummet – og det er blandt andet derfor, at det netop er en diamant, forskerne har presset sammen.
Med de nye data kan forskerne bedre sige, hvordan stoffet opfører sig i de største planeter, og de kan beregne, hvor store de kulstofrige planeter må være.
Leave a Reply