Учёные впервые экспериментально проверили, как ведёт себя углерод при давлениях ...

Дата публикации: 31-08-2026 06:00:35

Учёные впервые экспериментально проверили, как ведёт себя углерод при давлениях и температурах, характерных для глубоких слоёв Нептуна и Урана. Результаты подтверждают физический механизм, который может приводить к образованию «алмазного дождя» внутри этих планет. Полученные данные также могут помочь повысить выход энергии в экспериментах по термоядерному синтезу.
Эксперимент удалось провести на лазерной установке Omega в Рочестерском университете. Лазер испарил внешний слой алмазного образца, создав внутри него мощную ударную волну. Она сжала материал до давления более чем в три раза выше давления в центре Земли и нагрела его до температуры, сравнимой с температурой поверхности Солнца. Всё это происходило примерно миллиардную долю секунды.
Учёные наблюдали за происходящим с помощью множества датчиков, в том числе с помощью метода сверхбыстрой рентгеновской дифракции. Эти измерения помогли решить давнюю проблему: предыдущие эксперименты давали температуру плавления алмаза, которая отличалась от расчётов на основе квантовой механики почти на 20%. В абсолютных значениях разница превышала 1000 кельвинов.
Глубоко внутри Нептуна и Урана углерод содержится в составе углеводородов, в том числе метана. При огромных давлениях и температурах эти соединения разрушаются, и углерод может превращаться в алмаз. При дальнейшем повышении температуры алмаз плавится, превращаясь в жидкий углерод, который постепенно опускается к ядру планеты. Именно эти процессы называют «алмазным дождём» внутри ледяных гигантов.
Новые данные показали, что измеренная температура плавления хорошо согласуется с современными квантово-механическими расчётами. Кроме того, исследователи обнаружили, что при определённых условиях твёрдый алмаз менее плотный, чем жидкий металлический углерод. Поэтому алмаз может плавать в таком расплаве - примерно так же, как лёд плавает в воде. Для самих исследователей это стало неожиданным результатом. Эксперимент впервые дал прямые данные о давлении и температуре, при которых происходит плавление алмаза и возникает такая разница в плотности. Это позволяет точнее моделировать процессы, происходящие глубоко внутри ледяных гигантов.
Движение углерода внутри планеты сопровождается выделением тепла. Считается, что связанное с этим движение вещества и трение могут быть одним из основных источников избыточной энергии Нептуна, который излучает в космос значительно больше энергии, чем получает от Солнца.
Однако у работы есть и более практическое применение. Похожая алмазная оболочка используется в экспериментах Национальной установки зажигания (NIF), где учёные пытаются получить энергию за счёт инерционного термоядерного синтеза. Исследователи обнаружили, что такую оболочку, возможно, не обязательно подвергать столь мощному первоначальному удару, как это делается сейчас.
По их расчётам, более слабый и медленный начальный импульс всё ещё способен привести к полному плавлению алмазной оболочки и при этом увеличить выход энергии термоядерной реакции примерно втрое.
Этого пока недостаточно для создания термоядерной электростанции: до так называемой инженерной безубыточности ещё очень далеко. Но один эксперимент теперь помогает одновременно лучше понять процессы в недрах Нептуна и Урана и найти способы повысить выход энергии при термоядерном синтезе.
https://dx.doi.org/10.1038/s41567-026-03413-1

Схожие новости

#	Наименование новости	Тональность	Информативность	Дата публикации
1	На планетах может идти алмазный дождь На Уране и Нептуне ...	0	5	25-07-2026
2	Алмазные дожди на ледяных гигантах Земные метеорологи регулярно пугают нас ...	5	7	12-07-2026
3	🌏Интересные факты 🗾А знаете ли вы что в космосе бывают ...	0	6.03	02-08-2026
4	Понимание плавления алмазов может утроить выход энергии при запуске термоядерного синтеза	0	7.63	14-08-2026
5	💎 На Юпитере могут скрываться алмазы размером с айсберг! И ...	0	4.31	27-07-2026
6	"Алмазные дожди" на Уране и Нептуне маловероятны	0	0	21-08-2025
7	Scientists crushed diamond beyond Neptune-like pressures—and solved a 20-year mystery	0	10.41	20-08-2026
8	Уран и Нептун считаются ледяными гигантами, но на самом деле ...	0	5.66	21-08-2026
9	Почему внутри Урана и Нептуна идут дожди из алмазов? Разгадка удивила даже ученых	0	7.9	04-08-2026

Классификация: Наука. Схожих патентов: 0. Схожих новостей: 9. Тональность: 0. Информативность: 6.05. Источник: vk.com.