Ученым впервые удалось добиться создания давления, превышающего давление в ядре Земли более чем в 100 раз. По мнению исследователей, аналогичное давление существует в «мертвых» звёздах, известных как белые карлики.
Работа опубликована в журнале Nature. В ходе эксперимента исследователи из Ливерморской национальной лаборатории имени Э. Лоуренса (США) применили мощнейшую лазерную установку, чтобы создать давление до 450 мегабаров, что эквивалентно 450 миллионов атмосфер, на шарик из твердого углеводорода.
Ученые полагают, что аналогичное давление присутствует в белых карликах – остывающих звездах, состоящих из электронно-ядерной плазмы и не имеющих источников термоядерного синтеза, что привело к их прозвищу «звездные трупы». Такова участь большинства звезд во Вселенной, в том числе нашего Солнца.
Белые карлики характеризуются чрезвычайно высокой плотностью: их масса, сопоставимая с солнечной (примерно в 1,5 раза больше), при этом не превышает размера Земли. В связи с этим, давление внутри этих звезд достигает колоссальных величин. Плотность вещества в таких телах настолько высока, что даже электроны в атомах взаимодействуют друг с другом. Таким образом, белый карлик – это горячее, плотное и медленно остывающее ядро.
Испытания проводились на территории научного комплекса, предназначенного для осуществления инерциального термоядерного синтеза с использованием лазеров — National Ignition Facility (NIF). Как отметила физик Энни Критчер из Ливерморской национальной лаборатории, NIF способен воспроизводить условия, возникающие в ядрах планет, коричневых карликов и Солнца. Удачный эксперимент с воспроизведением давления в белых карликах, как утверждает ученый, провели впервые.
Экспериментальная установка включала в себя углеводородный шарик диаметром около миллиметра, расположенный внутри небольшого цилиндрического контейнера, подвергавшегося воздействию ультрафиолетового излучения. В результате нагрев шарика достиг 3,5 миллиона кельвинов, что привело к разрушению его поверхности и формированию сферической ударной волны абляции, распространяющейся со скоростью до 220 километров в секунду. Данный процесс вызвал увеличение давления по мере прохождения через шарик и длился всего девять наносекунд.
Измерения показали, что давление на поверхности сферы достигло 100 мегабаров, а к тому моменту, когда оно дошло до середины, было равно 450 мегабарам. До этого экспериментально удавалось получить лишь давление в 60 мегабаров. Настоящий эксперимент поможет лучше понять процессы, которые происходят в белых карликах.