Pod tlakem: Extrémní lasery NIF upekly nejhustší objekt na Zemi  
Co se stane, když vezmete kousíček mědi, tenčí než lidský vlas, a pak ho zmáčknete tlakem 30 milionů atmosfér? Je to jako kdybyste ji propasírovali do jádra Saturnu. Hustota takové mědi se ztrojnásobí, ale její krystalická struktura zůstane prakticky stejná, jako všude kolem nás na zemském povrchu.

Místo činu. Ohnisko extrémních experimentu v NIF. Kredit: LLNL.
Místo činu. Ohnisko extrémních experimentu v NIF. Kredit: LLNL.
Na řadě míst ve vesmíru panují skutečně extrémní tlaky. Bývá to ale v nitru planet a na podobných vypečených lokalitách, takže se tam běžně nedostaneme. Proto je pro nás říše extrémních tlaků stále dost záhadná. Jak asi v takových podmínkách vypadají běžné materiály, které známe z každodenní zkušenosti?

 

Jestli tohle chcete vědět, potřebujete vážně extrémní zařízení. Jako je třeba Národní zážehové zařízení NIF (National Ignition Facility), v laboratořích americké Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). V dotyčném NIF nedávno vzali maličké kousky mědi, tenčí než lidský vlas, a pak to do nich napálili, zřejmě vším, co tam mají k dispozici.

Dayne Fratanduono. Kredit: D. Fratanduono.
Dayne Fratanduono. Kredit: D. Fratanduono.

Díky tomu Dayne Fratanduono z LLNL a jeho kolegové zmáčkli zmíněné vzorky mědi tlakem nepředstavitelných 30 milionů atmosfér. Bylo to na neméně nepředstavitelný zlomek času – méně než miliardtinu sekundy. Tohle extrémní zacházení způsobilo, že se hustota trápené mědi zhruba ztrojnásobila. A měď se na jeden mžik stala nejhustším objektem na téhle planetě.

 

National Ignition Facility. Kredit: LLNL.
National Ignition Facility. Kredit: LLNL.
Fratanduono si pochvaluje, že podobná technologická kouzla nebyla ještě donedávna vůbec možná. Experimentální fyzici dnes mohou vytvářet a zkoumat prostředí za podmínek, které si nezadají s jádrem Saturnu nebo Jupiteru. Něco takového ovšem vyžaduje soustředit extrémní množství energie do extrémně malého prostoru. Právě tohle dovedou NIF, tedy v zařízení, kde mají největší a nejvýkonnější laserový systém na světě.

 

Jak přitom zdůrazňuje Fratanduono, problém ani tak není v tom vytvořit podobně hustou hmotu, jako spíš přesně její hustotu změřit. To je extrémně náročné. NIF je jedním z mála zařízení na světě, kde to svedou. Aby mohli pozorovat, jak extrémní tlak mění vlastnosti mědi, tak sledovali její krystalickou strukturu pomocí sérií rentgenových snímků. A zjistili, že se krystalická struktura mědi při extrémním tlaku 30 milionů atmosfér v podstatě nezmění.

 

Výsledky experimentů ukázaly, že je možné přesně předpovědět chování mědi v extrémních podmínkách. A zřejmě to platí i pro ostatní ušlechtilé kovy. Vše nasvědčuje tomu, že kdyby se měď nebo třeba zlato, stříbro, iridium či platina ocitly v jádru Saturnu, tak jejich krystalická struktura bude stejná, jako tady u nás, na zemském povrchu.

 

Video: What's It Like To Work at the National Ignition Facility

 

Literatura

LLNL News 9. 1. 2020, Physical Review Letters 124: 015701.

Datum: 17.01.2020
Tisk článku

Chémia pre 8. ročník (2. polrok) - Lisá Viera, Javorová Katarína
 
 
cena původní: 221 Kč
cena: 219 Kč
Chémia pre 8. ročník (2. polrok)
Lisá Viera, Javorová Katarína
Související články:

Zařízení NIF odpálilo rekordní 500-terawattový zášleh laseru     Autor: Stanislav Mihulka (13.07.2012)
Fúzní palivo poprvé vydalo víc energie, než pohltilo!     Autor: Stanislav Mihulka (13.02.2014)
Pod tlakem: Vyrobili na Harvardu kovový vodík anebo ne?     Autor: Stanislav Mihulka (01.02.2017)



Diskuze:

Vím sice prd

Martin Novák 2,2020-01-19 23:27:35

Vím sice prd, ale s tím vědomím mě napadlo, jestli ta měď měla vůbec čas nějak změnit strukturu. Ale předpokládám, že tohle do úvahy vzali. Stačí se podívat na běžné zpomalené záběry různých kolizí a vidíte, že materiály, u kterých to v reálném čase není vidět, se dokážou různě vlnit, ohýbat atd. Z toho plyne, že např.před prasknutím různě pracují. Relativně pomalu, v porovnání s časem, uvedeným v článku. Čili i ta měď by třeba reagovala jinak, kdyby měla víc času. Nejprve se jako houba zmáčkne, ale její struktura zůstává stejná. A dál jsme se nedostali.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace