Вчені вперше дослідили у лабораторії зоряну матерію під величезним тиском

 

Міжнародна дослідницька група провела лабораторні експерименти в Ліверморській національній лабораторії імені Лоуренса, які дають нове уявлення про складний процес іонізації під тиском планет-гігантів та зірок. Результати дослідження було опубліковано в журналі Nature 24 травня.

 

Зазначається, що вчені використали найбільший і найпотужніший у світі лазер National Ignition Facility (NIF), щоб створити екстремальні умови, необхідні для іонізації під тиском.

 

За допомогою 184 лазерних променів команда нагріла порожнину зі зразком берилію, діаметром 2 мм. В результаті протягом кількох наносекунд утворився крихітний шматок матерії, як у карликових зірок.

 

Сильно стиснутий зразок берилію, щільність якого в 30 разів перевищує навколишню тверду речовину, дослідили і виявили, що після сильного нагрівання та стиснення принаймні три з чотирьох його електронів переходили в провідні стани. 

 

Дослідники нагадали, що речовина в надрах планет-гігантів і деяких відносно холодних зірок сильно стиснута вагою верхніх шарів і такі умови призводять до її повної іонізації. У той час як іонізація в гарячих зірках в основному визначається температурою, іонізація під тиском домінує в холодніших об’єктах.

 

“Ступінь іонізації атомів усередині зірок має вирішальне значення для того, наскільки ефективно енергія може транспортуватися від центру назовні за допомогою випромінювання… Якщо це буде надто бурхливо, життя, яке ми знаємо, може бути неможливим на близькій орбіті навколо маленьких зірок”, – пояснив Домінік Краус, професор фізики в Університеті Ростока та керівник  групи Гельмгольц-центру Дрезден-Россендорф, яка брала участь у дослідженні.

 

Незважаючи на важливість для структури та еволюції небесних об’єктів, іонізація під тиском як шлях до високоіонізованої матерії теоретично недостатньо вивчена. Крім того, необхідні екстремальні стани матерії дуже важко створити та вивчити, наголосив фізик Тіло Доппнер з лабораторії імені Лоуренса, який керував проектом.

 

“Наша робота відкриває нові шляхи для вивчення та моделювання поведінки матерії при екстремальному стисненні. Іонізація в щільній плазмі є ключовим параметром”, – вказав він.

 

Дослідження також має значні наслідки для експериментів термоядерного синтезу, додав Доппнер.

 

Професор фізики в Університеті Ростока Рональд Редмер підкреслив, що моделювання та оцінка досліджуваних станів плазми є дуже складним процесом, який потребує величезної обчислювальної потужності. Знадобилося кілька років, щоб досягти поточного розуміння експериментальних даних.

 

Вчені сподіваються отримати подальше розуміння матерії під тиском у мільярди атмосфер на установці в Німеччині. Вони хочуть досягти подібних умов у набагато меншому масштабі, що дало б змогу проводити значно більше експериментів, ніж наразі можливо на NIF.