اختصاصی شبکه علمی ثریا- در داخل سیاراتی مانند نپتون و اورانوس چه می گذرد؟ برای پی بردن به این موضوع، یک تیم بین المللی از دانشگاه روستوک و دانشکده پلی تکنیک فرانسه آزمایش جدیدی را انجام دادند. آنها یک لیزر را روی یک لایه نازک از پلاستیک (PET) ساده شلیک کردند و با استفاده از فلاش های لیزری شدید چیزی را که اتفاق افتاد بررسی کردند. این یک روش جدید برای تولید نانوالماس ایجاد می کند که برای سنسورهای کوانتومی بسیار حساس مورد نیاز است. شرایط جوی درون سیارات غول پیکر یخی مانند نپتون و اورانوس بسیار سخت است. دما به چندین هزار درجه سانتیگراد می رسد و فشار میلیون ها برابر بیشتر از جو زمین است.
با این وجود حالتهایی مانند آن را میتوان به طور مختصر در آزمایشگاه شبیهسازی کرد. فلاشهای لیزری قدرتمند به نمونهای از مواد مانند فیلم برخورد میکنند و آن را تا دمای ۶۰۰۰ درجه سانتیگراد در یک چشم به هم زدن گرم میکنند و موج ضربهای ایجاد میکنند که مواد را برای چند نانوثانیه فشرده میکند.این فشار یک میلیون برابر فشار اتمسفر زمین است. دومینیک کراوس، فیزیکدان و استاد دانشگاه روستوک توضیح میدهد: تاکنون از فیلمهای هیدروکربنی برای این نوع آزمایشها استفاده میکردیم و کشف کردیم که این فشار شدید باعث تولید الماسهای ریز میشود که به نام نانوالماس شناخته میشوند.
با این حال با استفاده از این فیلمها فقط تا حدی میتوان فضای داخلی سیارات را شبیهسازی کرد زیرا غولهای یخی نه تنها حاوی کربن و هیدروژن هستند، بلکه مقادیر زیادی اکسیژن نیز دارند. هنگام جستجوی مواد و فیلم مناسب، گروه به یک ماده برخورد کردند (PET) رزینی که از آن بطری های پلاستیکی معمولی ساخته می شوند.(PET) تعادل خوبی بین کربن، هیدروژن و اکسیژن برای شبیه سازی فعالیت در سیارات یخی ایجاد می کند. این تیم آزمایشهای خود را در آزمایشگاه ملی شتابدهنده در کالیفرنیا وبا یک لیزر پرتو ایکس قدرتمند و مبتنی بر شتابدهنده انجام دادند. آنها از این لیزر برای تجزیه و تحلیل آنچه که در هنگام برخورد فلاش های لیزری شدید به یک فیلم (PET) اتفاق می افتد و دو روش اندازه گیری همزمان استفاده کردند. پراش اشعه ایکس برای تعیین اینکه آیا نانوالماس تولید شده است یا خیر و پراکندگی با زاویه کوچک برای دیدن سرعت واندازه رشدالماس ها.
کراوس میگوید: تاثیر اکسیژن باعث تسریع شکافتن کربن و هیدروژن و در نتیجه تشکیل نانوالماس میشود و به این معنی است که اتمهای کربن میتوانند راحتتر با هم ترکیب شوند و الماس تشکیل دهند. این بیشتر از این فرض حمایت می کند که الماس در داخل سیاره های یخی واقعا می بارد. احتمالاً یافتهها نه تنها فقط به اورانوس و نپتون، بلکه به سیارات بیشماری دیگر در کهکشان ما نیز مربوط میشود.اکنون واضح به نظر می رسد که این گونه بارش ها احتمالاً رایج ترین شکل در سیاره های منظومه شمسی هستند. این تیم همچنین با نکات دیگری نیز روبرو شد، در ترکیب الماس ها یک نوع غیر معمول از آب تولید می شود که ممکن است به اصطلاح آب ابریونیک باشد. اتم های اکسیژن یک شبکه کریستالی تشکیل می دهند که در آن هسته های هیدروژن آزادانه به اطراف حرکت می کنند.
از آنجایی که هسته ها دارای بار الکتریکی هستند، آب فوق یونی می تواند جریان الکتریکی را هدایت کند و در نتیجه به ایجاد میدان مغناطیسی غول های یخی کمک کند. با این حال، گروه تحقیقاتی در آزمایشات خود هنوز نتوانستند وجود آب فوق یونی را در مخلوط با الماس به طور صریح اثبات کنند. این برنامه قرار است با همکاری نزدیک با دانشگاه روستوک در هامبورگ وبا استفاده از قدرتمندترین لیزر اشعه ایکس جهان اتفاق بیفتد. علاوه بر این دانش نسبتاً بنیادین، آزمایش های جدید چشماندازهایی را برای یک کاربرد فنی نیز باز میکنند: تولید سفارشی الماسهایی به اندازه نانومترکه قبلاً در سایندهها و مواد پولیش استفاده شدهاند. در آینده قرار است از آنها به عنوان حسگرهای کوانتومی بسیار حساس، عوامل کنتراست پزشکی و شتابدهندههای واکنش کارآمد مثلا برای تقسیم CO2 استفاده شود. تاکنون الماسهایی از این نوع عمدتاً از طریق انفجار مواد منفجره تولید شدهاند. با کمک فلاش های لیزری می توان آنها را در آینده بسیار تمیزتر ساخت.
یک لیزر با کارایی بالای ده فلاش در ثانیه روی یک فیلم (PET) شلیک می کند که توسط پرتو در فواصل یک دهم ثانیه روشن می شود. بنابراین، نانوالماسها از فیلم بیرون میآیند و در یک مخزن پر از آب جمع آوری می شوند. در آنجا دمای آنها کاهش می یابد و می توان آنها را فیلتر و برداشت کرد. مزیت اصلی این روش در مقایسه با تولید مواد منفجره این است که نانوالماسها را میتوان با توجه به اندازه برش داد. لیزر اشعه ایکس به این معنی است که ما یک ابزار آزمایشگاهی داریم که می تواند اندازه الماس را دقیقاً کنترل کند.