Цивилизация
Исследователи изучили свойства железа при экстремальных температуре и давлении. Статья об этом опубликована в журнале Physical Review Letters.
В центре Земли находится ядро из жидкого металла, раскаленное до многих тысяч градусов и испытывающее давление в миллионы атмосфер. В таких условиях железо ведет себя не так, как привычно людям, но непосредственно изучить ядро у ученых нет возможности.
Поэтому Арианна Глисон и ее коллеги из Национальной ускорительной лаборатории SLAC (США) в ходе эксперимента на долю секунды воссоздали условия внешнего ядра планеты. Для этого им потребовались кусочек железа размером в несколько микрон и два лазера. Один, работающий в оптическом диапазоне – для создания ударной волны, которая сжимает материал до почти 200 гигапаскалей и разогревает. Второй, рентгеновский – для того, чтобы наблюдать за внутренней структурой железа.
Железо может иметь разную кристаллическую структуру. В нормальных условиях его атомы располагаются в виде куба с одним атомом в центре, при повышении давления кубы сменятся шестиугольными призмами. При очень высоком давлении, как внутри Земли, наблюдается двойникование: часть призм поворачивается на 90 градусов, создавая кристаллическую структуру с различной ориентацией атомов.
Ученые измерили свойства железа в этом состоянии и выяснили, что оно тверже, чем предполагалось. «Двойникование позволяет железу быть невероятно прочным – прочнее, чем мы думали вначале, и оставаться таким до того момента, пока не начнется пластическое течение, наблюдаемое на гораздо больших временных масштабах», – говорят авторы.
Теперь физики планируют аналогичные эксперименты с более крупными образцами металла.