Всем известно, что алмаз — один из самых твердых материалов на Земле, способный резать стекло и сталь. Однако о его прочности в условиях экстремальных давлений было известно не очень много.
Алмаз тверже алмаза: Сдавить, но не раздавить
Пучок излучения лазера Omega воздействует на алмаз (в центре, окруженный многочисленными датчиками)

Ученые из Ливерморской национальной лаборатории попытались заполнить этот пробел, подвергнув алмаз очень высоким давлениям, и оказалось, что его прочность при этом растет. Главное условие того, чтобы сделать алмаз еще прочнее, состоит в очень быстром его сжатии. Именно такому воздействию подвергли его ученые, использовав для этого сверхмощные лазеры Janus и Omega. Ударные волны, которые создают пучки их излучения в плазме, образованной при абляции (испарении) поверхностного слоя алмаза, создают давление в миллионы атмосфер, и в конце концов алмаз разрушается.

По мнению авторов работы, это исследование способно рассказать о прошлом тех алмазов, которые сегодня добывают в обычных копях. Большинство из них сформировались в условиях экстремально высоких давления и температуры, на глубине от 150 до 200 км, и процесс этот занял от 1 до 3,3 млрд лет (выходит, он растянулся на 25−75% времени жизни всей планеты).

Но в ходе воздействия лазера давление достигает куда больших величин — от 1 до 10 млн атмосфер, при которых в считанные наносекунды плавится даже алмаз. Ранее уже было показано, что плавление алмаза происходит уже при 6 млн атмосфер и примерно 7,7 тыс. градусах. Однако приближаясь к точке разрушения, алмаз демонстрирует обратную тенденцию: структура его становится прочнее.

Такие экстремальные условия на Земле не встречаются, зато они есть в недрах других планет — ледяных газовых гигантов вроде Урана или Нептуна, где, таким образом, теоретически могут существовать целые алмазные айсберги, плавающие в море жидкого углерода. Впрочем, и это — сущие мелочи в сравнению с некоторыми звездами. Не так давно показано, что во Вселенной должны встречаться целые звезды, состоящие из алмаза. Читайте о них в заметке «Триллионы карат».

По пресс-релизу Lawrence Livermore National Laboratory