Laserforsøk bekrefter: Diamanter regner inne i isgigantene

Et forskerteam ved Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) i USA har gjennomført eksperimenter som beviser at diamanter kan dannes og regne inne i isgigantene Neptun og Uranus. Studien, ledet av fysikeren Marius Millot, er nå publisert i tidsskriftet Nature Physics.

Forskerne benyttet seg av Omega Laser Facility ved Universitetet i Rochester for å undersøke hvordan karbon oppfører seg under ekstreme trykk- og temperaturforhold. Ved å utsette en liten diamantprøve for kraftige laserpulser, skapte de en sjokkbølge som komprimerte materialet til et trykk på én terapascal – om lag tre ganger trykket i jordens kjerne. Samtidig steg temperaturen til rundt 7 000 grader celsius i løpet av en nanosekund, noe som overstiger temperaturen på solens overflate. Målingene viste at diamantens smeltepunkt stemmer overens med teoretiske beregninger, og løser dermed en to tiår gammel uoverensstemmelse innen høytrykksfysikk.

Resultatene avslører også at fast diamant har lavere tetthet enn flytende karbon, slik at diamantene flyter opp i den flytende massen – på samme måte som is flyter i vann. Dette bekrefter teorien om at diamanter kan regne inne i isgigantene, der de dannes i de varme indre lagene og synker mot kjernen. Fenomenet kan forklare hvorfor Neptun avgir mer varme enn det som forventes ut fra solinnstrålingen.

Studien avviser også muligheten for at karbonet gjennomgår en mellomliggende krystallstruktur, kalt BC8, før det smelter. Tidligere teoretiske forsøk hadde antydet en slik fase, men de nye analysene viser at sjokkkompresjonen skjer så raskt at det ikke er tid for en slik omdanning. Forskerne mener dette gir et mer nøyaktig grunnlag for å modellere dannelsen og utviklingen av ytre planeter i solsystemet.

I tillegg til de astrofysiske funnene kan resultatene få betydning for utviklingen av laserbasert fusjonsenergi. Ved National Ignition Facility ved LLNL brukes diamantkapsler for å omslutte og komprimere fusjonsbrennstoffet. De nye dataene tyder på at svakere laserpulser kan være tilstrekkelige for å smelte og komprimere diamantkapslene effektivt, noe som teoretisk sett kan tredoble energiproduksjonen i fusjonsreaksjoner. Forskerne planlegger nå å undersøke hvordan diamantkapslene oppfører seg under gjentatte og intense sjokkbølger for å sikre stabilitet i fusjonsprosessen.

Rapportert av t3n.