Рассеяние рентгеновских лучей дает возможность более тщательного изучения внутренних планет и звезд

Воссоздав экстремальные условия в лаборатории, как в недрах планет и звезд, является очень сложной задачей и может быть достигнуто только за доли секунды. Международная исследовательская группа под руководством Гельмгольца-центр Дрезден-Rossendorf (HZDR) представил новый, весьма точный метод оценки поведения смесей разных элементов под высоким давлением с помощью рентгеновского рассеяния. Результаты предыдущих измерений отточить и усилить предположение о том, что дело в планет, как Нептун и Уран могут существенно изменить: горячая смесь углеводородов в недрах ледяных гигантов может произвести своего рода алмазный дождь, как сообщают исследователи в Nature Сommunications.

Ни твердые, ни жидкие, ни газообразные, ни плазмы: вопрос внутри планет и звезд может взять на себя конкретное промежуточное состояние, при температуре в тысячи градусов, и сжатый в тысячи раз больше, чем наша земная атмосфера-специалисты называют ее теплой плотной материи. Много мы еще не знаем об этом. Лабораторные эксперименты устанавливаются, чтобы изменить все это, но технически очень сложной, потому что это экзотическое государство не происходят естественно на Земле. Что все это значит, что оба крафта и исследования искусственных теплой плотной материи является проблемой для следователей, так и для теоретиков. «Но в крайнем случае, мы должны понимать процессы, в теплой плотной материи, если мы хотим, чтобы модель планет», — объясняет д-р Доминик Краус, ведущий автор исследования и вдохновителя метод измерения. «Теперь у нас есть очень перспективный новый подход, основанный на рассеяние рентгеновских лучей. Наши эксперименты доставляют существенных параметров модели, где прежде, у нас была только огромная неуверенность. Это станет еще более актуальной, тем больше экзопланет мы обнаружим».

Алмаз души — планетарный источник энергии

В Национальной ускорительной лаборатории SLAC при Стэнфордском университете, исследователи изучили строение вещества в смесях, которые являются типичными для планет, в случае ледяных гигантов, углеводородов, использованием интенсивного лазерного света. Стандартная пластиковая пленка служил в качестве замены для планетарного углеводородов. Оптический высокоэнергетического лазера преобразует пластик в теплую плотную материю: короткие, сильные лазерные импульсы генерируют ударные волны в кино и сжатия пластика до крайности. «Мы производим около 1,5 млн. бара, что эквивалентно давлению, оказываемому массой около 250 африканских слонов на поверхности миниатюры», — говорит Краус, иллюстрирующие размеры. Что происходит, заключается в том, что лазерные ударные волны и нагреваются вопроса около 5000 градусов. Для оценки эффекта, исследователи стрелять чрезвычайно мощного рентгеновского лазера на образец. В зависимости от того, как свет рассеивается, проходя через образец, они могут сделать выводы о строении материи.

Исследователи отметили, что в состоянии теплая плотная материя, что раньше был пластик производит алмазы. Высокого давления можно разделить углеводородов на углерод и водород. Атомы углерода, которые выпускаются в компактных алмазных структур. В случае планет, как Нептун и Уран, это означает, что формирование алмазов в интерьере может привести дополнительным источником энергии. Алмазы тяжелее, чем материя окружающего их и медленно опуститься на ядро планеты в виде алмазного дождя. В процессе, они трутся своим окружением и генерировать тепло, — важный фактор для моделей планеты.

Рассеяние рентгеновских лучей повышает точность измерения

В более раннем эксперименте, Краус и его команда были первыми, чтобы доказать возможность образования алмазов в планет с помощью дифракции рентгеновских лучей в экспериментальной установке. Но закономерности дифракции рентгеновских свет может только выявить кристаллические структуры. С использованием дополнительных детекторов, в настоящее время исследователи также проанализировали, как свет рассеивается электронами в веществе. Они сравнили различные рассеяния компонентов друг с другом, а также с теоретического моделирования. Этот процесс обеспечивает точный контроль всей структуры материи. «В случае ледяных гигантов теперь мы знаем, что углерод почти исключительно форм алмазов, когда он отделяет и не брать на себя жидкость переходная форма», — рассказывает Краус.

Этот способ является не только более чувствительна, чем дифракции рентгеновских лучей, он также может быть использован более широко, потому что он делает меньше технических требований на источник света для анализа. Международная исследовательская группа теперь планирует применить его к водородной смеси, аналогичные тем, которые происходят в газовых планет и сжатый чистый водород, как найти в интерьере маленькой звездочки. Эти эксперименты, которые планируется провести, в частности, в Гельмгольца Международная частей для экстремальных полей (HIBEF) в Европейский лазер XFEL, может помочь исследователям понять, как на других планетах, мы уже знаем о За пределами нашей Солнечной системы, чтобы убедиться, жизнь могла бы даже быть возможно на любом из них.

Эксперименты в области термоядерного синтеза может извлечь выгоду практически из новых методов измерения, как хорошо. Термоядерных исследований также пытается воссоздать на Земле процессы, которые происходят под большим давлением в звезды. При инерционном термоядерном синтезе, дейтерия и трития топливом нагревают до крайности и сжатый — теплой плотной материи, промежуточное состояние. С помощью рентгеновского рассеяния, этот процесс можно контролировать точно.

сделать разницу: спонсорские возможности