Το λέιζερ του Star Trek φτάνει στην καρδιά του Κρόνου

Το διαμάντι είναι πιο σκληρό και ασυμπίεστο υλικό που γνωρίζουμε, δεν αντέχει όμως την ενέργεια του ισχυρότερου λέιζερ του κόσμου, το οποίο μάλιστα εμφανίστηκε πέρυσι στην ταινία Star Trek Into Darkness.

Ερευνητές του Εθνικού Εργαστηρίου «Λόρενς Λίβερμορ» στις ΗΠΑ στόχευσαν το λέιζερ σε ένα μικρό διαμάντι για να αναπαράγουν τις ακραίες πιέσεις που επικρατούν στο κέντρο του Κρόνου, περίπου 5 terapascal ή 50 εκατομμύρια ατμόσφαιρες.

Ο λόγος για την «Εθνική Εγκατάσταση Ανάφλεξης», ή NIF, μια συστοιχία από 192 δέσμες λέιζερ οι οποίες στοχεύουν στο κέντρο μιας σφαίρας από αλουμίνιο διαμέτρου 10 μέτρων -της σφαίρας που εμφανιζόταν ως ο «πυρήνας» του κινητήρα στο Enterprise.

Ο μικροσκοπικός στόχος που είναι στο κέντρο της σφαίρας δέχεται ισχύ έως 500 τρισεκατομμύρια Watt, 1.000 φορές μεγαλύτερη από ό,τι καταναλώνουν ολόκληρες οι ΗΠΑ ανά πάσα στιγμή.

Το NIF κατασκευάστηκε για πειράματα πυρηνικής σύντηξης, όμως, παρά την πρόοδο που έχει σημειωθεί τα τελευταία χρόνια, δεν έχει ακόμα καταφέρει να παράγει περισσότερη ενέργεια από ό,τι καταναλώνει.

Υπάρχουν όμως κι άλλες χρήσεις για το ισχυρότερο λέιζερ του κόσμου: η αναδημιουργία των συνθηκών που υπολογίζεται ότι επικρατούν στους πυρήνες γιγάντιων, αέριων πλανητών όπως ο Δίας, ο Κρόνος και ο Ποσειδώνας. Οι μετρήσεις στο NIF θα ήταν δυνατόν να δώσουν στοιχεία για τη συμπεριφορά της ύλης σε ακραίες συνθήκες.

Προηγούμενες έρευνες, εξάλλου, έχουν δείξει ότι ο Ποσειδώνας και ο Δίας ίσως κρύβουν διαμαντένιους πυρήνες, οι οποίοι σχηματίστηκαν από την κρυστάλλωση του άνθρακα σε συνθήκες ακραίες πίεσης και θερμοκρασίας.

Μέχρι και έξω από το Ηλιακό Σύστημα, εξάλλου, υπάρχουν ενδείξεις για διαμαντένιους πλανήτες και διαμαντένιους πυρήνες νεκρών άστρων.

Στο NIF, οι ερευνητές στόχευσαν 176 δέσμες λέιζερ σε ένα διαμάντι πλάτους λίγων χιλιοστών, το οποίο δέχθηκε ενέργεια 0,76 megajoule. Για μια στιγμή, τα κύματα πίεσης που σάρωσαν τον κρύσταλλο δημιούργησαν πίεση 50 terapascal, περίπου 14 φορές υψηλότερη από την πίεση στο κέντρο της Γης.

«Το διαμάντι, το πιο ασυμπίεστο υλικό που γνωρίζουμε, συμπιέστηκε σε πρωτοφανή πυκνότητα, μεγαλύτερη από την πυκνότητα του μολύβδου» τονίζει η ερευνητική ομάδα στο Nature.

Στη διάρκεια του πειράματος δεν καταγράφηκαν οι αλλαγές φάσεις από τις οποίες πρόκειται να περνά ο κρυσταλλικός άνθρακας καθώς η πίεση γιγαντώνεται.

Οι ερευνητές κατέγραψαν όμως τις τάσεις, την πυκνότητα και τα κύματα πίεσης στο διαμάντι, μετρήσεις που μπορούν τώρα να συγκριθούν με τα μοντέλα των πλανητολόγων για τη διαδικασία σχηματισμού των πλανητών.

Εν τω μεταξύ οι πιέσεις που μετρήθηκαν στο πείραμα ωχριούν εν συγκρίσει με τις πιέσεις που επικρατούν στους πυρήνες των άστρων, της τάξης των μερικών petapascal.

Βαγγέλης Πρατικάκης