Лабораторная звезда: как ученые создали условия космических масштабов на Земле
Группа исследователей разработала инновационный метод, позволяющий воссоздать невероятно высокие давления и температуры в лабораторных условиях, используя лазерную установку сравнительно небольшого размера. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Ключевым элементом новой технологии стала медная проволока, диаметр которой меньше толщины человеческого волоса. Этот подход кардинально отличается от традиционных методов, где для достижения схожих результатов применялись мощнейшие лазерные системы, обстреливающие образцы материалов, обычно в виде тонкой фольги.
Особенность нового метода заключается в использовании лазера, генерирующего сверхкороткие импульсы продолжительностью всего 30 фемтосекунд, что эквивалентно 0,00000000000003 секунды. Несмотря на относительно небольшую энергию каждого импульса, их краткость позволяет достичь колоссальной мощности в 100 тераватт.
Эксперимент проводился следующим образом: лазерные импульсы направлялись на медную проволоку толщиной 25 микрометров, а затем с помощью рентгеновского лазера XFEL исследовались происходящие внутри процессы. Путем варьирования временного интервала между лазерным импульсом и рентгеновским излучением ученым удалось создать своеобразный "рентгеновский фильм", детально отображающий все стадии взаимодействия лазера с проволокой.
В ходе эксперимента было зафиксировано, как лазерный импульс, взаимодействуя с проволокой, порождает локальную ударную волну, которая впоследствии приводит к разрушению образца. Примечательно, что в короткий промежуток времени перед разрушением некоторые электроны успевают пронестись по поверхности проволоки, создавая давление, достигающее 800 мегабар. Это значение в 800 миллионов раз превышает атмосферное давление на Земле и в 200 раз - давление в земном ядре. Температура при этом достигает колоссальных 100 тысяч градусов.
Разработанная методика открывает новые горизонты не только в области астрофизики, но и может стать важным шагом на пути к созданию термоядерных электростанций, о чем упомянул Ульф Застрау, ведущий ученый европейского проекта XFEL. Этот прорыв демонстрирует, как инновационные подходы позволяют преодолевать, казалось бы, непреодолимые технические ограничения, расширяя возможности в изучении экстремальных состояний вещества.
Обсудим?
Смотрите также:
