Физики воссоздали алмазный дождь на Нептуне с помощью пластиковой бутылки и лазера

Международная команда физиков, возглавляемая Центром Гельмгольца Дрезден-Россендорф, Ростокским университетом и Французской политехнической школой, получила наноалмазы из пластиковых бутылок с помощью лазерных вспышек. Работа опубликована в журнале Science Advances.

В ходе эксперимента ученые обстреляли тонкий лист ПЭТ-пластика, из которого делают бутылки для напитков, интенсивными лазерными вспышками. Мощные импульсы нагрели его до 6000 градусов по Цельсию и создали ударную волну, которая за несколько наносекунд сжала вещество до давления, в миллионы раз превышающего атмосферное. Ученые обнаружили, что при этом образовались алмазы размером в несколько нанометров.

Похожий процесс происходит на ледяных гигантах Солнечной Системы — Уране и Нептуне. Эксперимент ученых позволил подтвердить, что на них действительно идет алмазный дождь. ПЭТ-пластик был выбран, так как он имеет идеальный баланс углерода, водорода и кислорода для имитации условий на ледяных планетах. Наличие кислорода в составе пластика облегчило расщепление связей между водородом и углеродом. Это позволяло атомам углерода интенсивнее соединяться, формируя алмазы. Команда провела свои эксперименты в Национальной ускорительной лаборатории SLAC в Калифорнии, где находится один из самых мощных в мире рентгеновский лазер Linac (LCLS).

Ученые предполагают, что в результате эксперимента могла образоваться так называемая суперионная вода. Ее структура состоит из атомов кислорода, объединенных в кристаллическую решетку, в которой свободно перемещаются ядра водорода. Они планируют повторить эксперимент на установке XFEL в Гамбурге, самом мощном в мире рентгеновском лазере.

Методика ученых может лечь в основу нового способа производства наноалмазов, которые необходимы, например, для высокочувствительных квантовых сенсоров, контрастных веществ для медицины и катализаторов для расщепления углекислого газа.