Tes kompresi tanpa guncangan menetapkan skala tekanan baru yang ekstrem

Tim peneliti internasional telah menciptakan timbangan tekanan baru untuk emas dan platinum dalam 1 terapascal, menggunakan laser paling kuat di dunia dan fasilitas energi getar paling kuat di dunia.

Untuk menguji model standar fisika partikel, para ilmuwan sering bertabrakan partikel menggunakan cincin bawah tanah raksasa. Dengan cara yang sama, fisikawan bertekanan tinggi memampatkan material dengan tekanan yang lebih besar untuk menguji lebih lanjut tantangan teori kuantum materi terkondensasi dan prediksi yang dibuat menggunakan komputer paling canggih.

Tekanan di atas 1 juta atmosfer mampu secara dramatis mendistorsi awan elektronik atom dan mengubah cara atom-atom dikemas bersama. Hal ini menyebabkan ikatan kimia baru dan mengungkapkan perilaku luar biasa seperti pengendapan helium, konversi natrium menjadi logam transparan, munculnya es air superionik, dan konversi hidrogen menjadi cairan logam.

Teknik-teknik baru terus memajukan batas-batas fisika tekanan tinggi, serta tekanan terapasal (TPA) yang dulu tidak dapat diakses sekarang dapat dicapai di laboratorium dengan kompresi statis atau dinamis (1 TPA ​​setara dengan sekitar 1 juta atmosfer).

Namun, stres telah menambahkan komplikasi lain pada pengujian di bawah kondisi ekstrem yang ditentukan secara akurat dan benar. Banyak dari strategi ini bergantung pada nilai tekanan yang dikalibrasi. Sampai saat ini, sebagian besar eksperimen mengandalkan pengukuran kalibrasi tekanan rendah atau ekstrapolasi model teoretis untuk menentukan tekanan dalam situasi ekstrem seperti itu.

Para ilmuwan di Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Sandia National Laboratories dan University of Hyogo telah mengubah cara National Ignition Facility (NIF) LLNL di Livermore, California – dan Spindikar J.

Menggunakan metode baru yang dijuluki shackless atau singkatan ramp, tim menentukan bagaimana emas dan platinum dikompresi ketika diayak menjadi 1 TPA ​​dengan presisi yang sangat tinggi. Kemudian, mereka menggunakan mesin press mereka untuk menggambar skala tekanan baru pada 1 TPA. Studi ini diterbitkan pada 421, 2021 Ilmu Dan ditampilkan di bagian “aspek” khusus.

“Mesin NIF dan Z adalah keunggulan yang unik. Kami benar-benar meningkatkan kemampuan mereka untuk melakukan pengukuran seakurat mungkin, “kata Dan Fretanduono, fisikawan LLNL dan penulis utama publikasi tersebut.” Untuk kompresi tanpa guncangan, kami menggunakan beberapa sinar laser atau sumber daya pulsa untuk mencubit sampel kami dengan lembut. Kuncinya, bagaimanapun, adalah dengan hati-hati mengontrol tingkat di mana kita meningkatkan tekanan pada sampel, untuk menghindari pembentukan gelombang kejut yang akan merusak pengujian. Dan Anda harus ingat bahwa seluruh tes berlangsung kurang dari sepersejuta detik. “

“Strateginya adalah sebagian besar bahan menyusut saat mengeras, jadi kami hanya perlu menebak berapa banyak dan kemudian menemukan mesin yang tidak hanya akan memberikan daya yang cukup untuk mewujudkan pengujian tetapi juga memberikan kontrol yang cukup,” tambah Marius Millett. , fisikawan LLNL , dan penulis bersama.

Menurut Fretanduono, ada beberapa area lagi yang penting untuk mencapai pengujian tingkat tinggi. Ketepatan: Tingkat presisi yang luar biasa dalam mesin langkah berukuran mikron pada target; Ukur langkah-langkah ini; Dan ukuran kecepatan ultraviolet yang memungkinkan tim peneliti untuk menentukan bagaimana sampel dikompresi.

“Ini benar-benar akhir dari lebih dari satu dekade perkembangan teknologi,” kata Fretanduono. “Butuh beberapa tahun bagi eksperimen untuk mencapai tingkat kematangan ini dan untuk mengembangkan kombinasi dari dua keunggulan densitas energi tinggi terbaik, menggabungkan keunggulan individu NIF dan Z, untuk benar-benar membatasi respons material emas dan platinum. ”

Tim berharap bahwa skala tekanan baru ini akan memungkinkan para ilmuwan di seluruh dunia untuk dengan mudah, tetapi jelas, menentukan tekanan dalam eksperimen mereka dengan mengukur kepadatan sepotong emas atau platinum yang dikompresi dengan sampel yang mereka minati.

“Ini adalah langkah besar, karena dengan penentuan tekanan yang lebih baik pada eksperimen, kami akan dapat benar-benar menguji prediksi teoretis dan simulasi kuantum benchmark yang dibuat dengan komputer paling kuat di dunia,” kata Fretanduno. “Ini akan menguji pemahaman kita tentang teori kuantum di bidang penelitian aktif dalam kombinasi teori kuantum sintesis, fisika benda terkondensasi, fisika, dan kimia kuantum. Akan memungkinkan pengukuran sifat-sifat unsur yang lebih akurat, jadi kami berharap untuk menarik minat para ahli geologi, ilmuwan planet dan juga astronom.”

Referensi:

D Fretanduono, m. Millett, DG Brown, S.J. Ali, a. “Menetapkan Nilai Emas dan Platinum 1 Terrapass dengan Kompresi Non-Sugarless” oleh Fernandez-Paelela, City Siegel, JP Third, J. M. McNay dan J. H. Agart, 4 Juni 2021. Ilmu.
DOI: 10.1126 / Sains .abh0364

“Pengujian Atom“Tekanan Menghancurkan” Raymond Janlos, 4 Juni 2021 Ilmu.
DOI: 10.1126 / sains.b8015

Selain Fretanduono dan Milot, rekan penulis termasuk David Brown dari LLNL, Suzanne Ali, Amalia Fernandez-Paylela, Richard Krauss, Michelle Marshall, Raymond Smith, Earl Obanon, James McNe dan John Egart; Christopher Siegel, Jan-Paul Davis dan Justin Brown dari Sandia National Laboratories; Dan Yuichi Akhahama dari Universitas Hugo.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.