Эксперименты с железом под давлением, чтобы лучше понять физику, химию и магнитные свойства Земли

Железо - самый стабильный и тяжелый химический элемент, образующийся в результате нуклеосинтеза в звездах, что делает его самым обильным тяжелым элементом во Вселенной и в недрах Земли и других каменистых планетах.

Чтобы лучше понять поведение железа под высоким давлением, физик Лоуренс Ливерморской национальной лаборатории (LLNL) и международные сотрудники обнаружили субнаносекундные фазовые переходы в железе, подвергшемся лазерному шокированию. Исследование опубликовано 5 июня 2020 года в журнале " Science Advances" ("Достижения науки").

 Поведение железа под высоким давлением  

Эти исследования могут помочь ученым лучше понять физику, химию и магнитные свойства Земли и других планет путем измерения разрешенных по времени рентгеновских дифракций высокого разрешения в течение всего периода ударного сжатия. Это позволяет наблюдать за временем начала упругого сжатия в 250 пикосекундах и предполагаемое наблюдение за трехволновыми структурами в интервале 300-600 пикосекунд. Рентгеновская дифракция показывает, что известное фазовое превращение из окружающего железа (Fe) в Fe высокого давления происходит в течение 50 пикосекунд.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

В условиях окружающей среды металлическое железо стабильно как кубическая форма с центром тела, но по мере повышения давления выше 13 гигапаскалей (в 130 000 раз больше атмосферного давления на Земле) железо превращается в немагнитную шестиугольную близкоупакованную структуру. Это преобразование не имеет диффузии, и ученые могут видеть сосуществование как фаз окружающей среды, так и фаз высокого давления.

По-прежнему ведутся дебаты о расположении фазовых границ железа, а также о кинетике этого фазового перехода.

Команда использовала комбинацию оптической лазерной помпы и рентгеновского лазера на свободных электронах (XFEL) для наблюдения за атомной структурной эволюцией ударно-сжатого железа с беспрецедентным временным разрешением, около 50 пикосекунд под высоким давлением. Методика показала все известные типы структуры железа.

Члены команды даже обнаружили появление новых фаз после 650 пикосекунд с плотностью, аналогичной или даже меньшей, чем окружающая фаза.

"Это первое прямое и полное наблюдение распространения ударных волн, связанных с кристаллическими структурными изменениями, зафиксированными высококачественными данными временных рядов", - сказал физик LLNL Хюнчэ Синн (Hyunchae Cynn), соавтор статьи.

Команда наблюдала трехволновую временную эволюцию путем упругого, пластического и деформационного фазового перехода к фазе высокого давления, за которым следуют фазы после сжатия, обусловленные разрежением волн в 50-пикосекундном интервале от 0 до 2,5 наносекунд после облучения оптическим лазером.

Дальнейшие эксперименты могут привести к лучшему пониманию того, как формировались скалистые планеты или есть ли у них океан магмы в недрах. опубликовано econet.ru по материалам scitechdaily.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet