Ο κινητήρας Star Trek πηγαίνει εκεί που κανείς δεν έχει πάει πριν
Το μεγαλύτερο λέιζερ στον κόσμο, μια μηχανή που εμφανίστηκε σε ένα Star Trek ταινία, πέτυχε ένα ισχυρό αποτέλεσμα:Είναι συμπιεσμένο διαμάντι, η λιγότερο συμπιεστή ουσία που είναι γνωστή, 50 εκατομμύρια φορές πιο σκληρά από ό,τι μας πιέζει η ατμόσφαιρα της Γης. Το εύρημα θα βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα πώς συμπεριφέρεται το υλικό στις μεγάλες πιέσεις που επικρατούν βαθιά μέσα σε γιγάντιους πλανήτες.
Ο φυσικός Ρέι Σμιθ του Εθνικού Εργαστηρίου Λόρενς Λίβερμορ στο Λίβερμορ της Καλιφόρνια και οι συνάδελφοί του πέτυχαν το κατόρθωμα στην Εθνική Εγκατάσταση Ανάφλεξης (NIF), επίσης στο Λίβερμορ. Εκτείνοντας 10 μέτρα και οπλισμένο με δεκάδες λέιζερ, το όργανο είναι τόσο επιστημονικής φαντασίας που εμφανίστηκε ως ο «πυρήνας στημόνι» του αστροπλοίου Enterprise στην ταινία του 2013 Star Trek Into Darkness . Ωστόσο, το NIF έχει έναν πρακτικό σκοπό:να ενεργοποιήσει την πυρηνική σύντηξη, τον ίδιο τύπο αντίδρασης που τροφοδοτεί τον ήλιο, με την ελπίδα ότι κάποια μέρα θα λύσουμε τις ενεργειακές μας ανάγκες. Οι επιστήμονες το χρησιμοποιούν επίσης για βασική έρευνα, όπως η διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο αντιδρούν διάφορα υλικά όταν συμπιέζονται—δεδομένα σχετικά με το εσωτερικό των πλανητών.
Στη νέα μελέτη, η ομάδα του Smith εκτόξευσε 176 λέιζερ σε έναν μικρό χρυσό κύλινδρο μήκους 1,1 εκατοστών και διαμέτρου 0,6 εκατοστών. Τα λέιζερ θέρμαιναν τον χρυσό έτσι ώστε να εκπέμπει ακτίνες Χ, οι οποίες συμπίεσαν ένα μικροσκοπικό διαμάντι που ήταν προσαρτημένο πάνω από μια τρύπα στο εξωτερικό τοίχωμα του κυλίνδρου. Το διαμάντι έφτασε σε πίεση 50 εκατομμυρίων ατμοσφαιρών—14 φορές μεγαλύτερη από την πίεση στο κέντρο της Γης.
Όπως αναφέρουν οι ερευνητές στο διαδίκτυο σήμερα στο Nature , η επίθεση με ακτίνες Χ σχεδόν τετραπλασίασε την πυκνότητα του διαμαντιού. "Αυτό είναι ένα ρεκόρ", λέει ο Smith. "Κανείς δεν έχει συμπιεσμένο διαμάντι σε αυτόν τον βαθμό πριν." Η έκρηξη κονιορτοποίησε το διαμάντι σε σκόνη, αλλά πριν από την καταστροφή του ορυκτού, οι επιστήμονες μέτρησαν επιτυχώς την πυκνότητά του καθώς ανέβαινε η πίεση. Για ένα δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου, το διαμάντι, το οποίο είναι συνήθως 3,25 φορές πιο πυκνό από το νερό, έγινε πιο πυκνό από τον μόλυβδο και 12,03 φορές πιο πυκνό από το νερό.
«Αυτό είναι ένα εντυπωσιακό επίτευγμα», λέει ο Ντέιβιντ Στίβενσον από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια στην Πασαντένα, ένας πλανητολόγος που δεν συμμετείχε στο πείραμα. «Πρόκειται για δεδομένα υψηλής ποιότητας σε πολύ υψηλές πιέσεις». Τέτοια μεγάλη πίεση είναι συγκρίσιμη με εκείνη στο κέντρο των γιγάντιων πλανητών:ο πυρήνας του Δία έχει μια πίεση μεταξύ 40 και 90 εκατομμυρίων ατμοσφαιρών, ενώ η πίεση στο κέντρο του Κρόνου είναι περίπου 40 εκατομμύρια ατμόσφαιρες.
Κανένας κόσμος όμως δεν έχει πυρήνα διαμαντιού. Το διαμάντι αποτελείται από άνθρακα και στο ηλιακό μας σύστημα το οξυγόνο είναι δύο φορές πιο κοινό και αποτελείται από πυριτικά πετρώματα, ένα κύριο συστατικό των πλανητών του ήλιου. Ωστόσο, οι επιστήμονες έχουν υποθέσει ότι κόσμοι διαμαντιών μπορεί να υπάρχουν αλλού. Εάν ένα ηλιακό σύστημα προκύπτει με περισσότερο άνθρακα από οξυγόνο, τότε ο άνθρακας θα πρέπει να απορροφήσει το οξυγόνο σχηματίζοντας μονοξείδιο του άνθρακα, αφήνοντας την περίσσεια άνθρακα για να δημιουργήσει πλανήτες άνθρακα - οι οποίοι, υπό πίεση, γίνονται κόσμοι διαμαντιών. Έτσι, λέει ο Smith, το νέο πείραμα θα διερευνήσει τη φύση τέτοιων πλανητών.
Ωστόσο, ο αστρονόμος Jonathan Fortney από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Κρουζ, πιστεύει ότι οι πλανήτες άνθρακα είναι σπάνιοι, επομένως ελπίζει οι επιστήμονες να ερευνήσουν άλλα υλικά. Ένα στοιχείο που αναφέρει είναι ο σίδηρος, ο οποίος μπορεί να αποτελεί τους πυρήνες των υπερ-Γαιών—πλανήτες πολλές φορές πιο μαζικοί από τον δικό μας. Ο Smith λέει ότι η ομάδα του μελετά τώρα αυτό το υλικό και ελπίζει να έχει σύντομα αποτελέσματα.
