Фізики створили нову форму речовини

Опубликованно 07.02.2018 22:08

Американські фізики Ліверморської національної лабораторії отримали нову форму речовини, названу суперионным льодом. Умови, відповідні для цієї фази, існують лише в надрах крижаних планет-гігантів, таких як Уран або Нептун. Стаття вчених опублікована в журналі Nature Physics.

Відомо, що водний лід має 18 кристалічних різновидів і кілька аморфних. Вони формуються при різному тиску і температурі і розрізняються розташуванням молекул води. Теоретично показано, що при високому тиску в 50-100 гігапаскалів (один гигапаскаль приблизно дорівнює десяти тисячам атмосфер) молекули води руйнуються, в результаті чого лід стає суперионным. З атомів кисню утворюється кристалічна решітка, в межах якої вільно переміщаються іони водню.

Досі дослідники не спостерігали суперионный лід в лабораторії, хоча ряд вчених зміг домогтися умов, за яких має відбуватися перехід звичайного льоду в екзотичну фазу. Незважаючи на те, що були зареєстровані ознаки суперионной провідності, її значення не були досить високі.

В ході експерименту вчені використовували кубічну модифікацію, звану льодом VII, який був затиснутий між двома алмазними ковадлами при тиску 2,5 гигапаськаля і кімнатній температурі. Зразок піддавали короткочасного впливу ультрафіолетового проміння для створення ударної хвилі. При поширенні фронту хвилі в невеликій області льоду виникали екстремальні фізичні умови, відповідні для фазового переходу в суперионное стан. Тиск в них досягало 100-300 гігапаскалів.

Показано, що результати оптичних вимірювань свідчили про суперионной провідності, характерною для нової форми льоду. При цьому суперионный лід плавиться при 190 гигапаскалях і температурі близько п'яти тисяч градусів Цельсія.

Категория: Технологии