იცოდით თუ არა, რომ ალმასის დადნობა შესაძლებელია? ეს უცნაურად იმიტომ ჟღერს, რომ იგი დედამიწაზე გავრცელებულ ბუნებრივ მინერალებს შორის ყველაზე მყარია. ისიც საინტერესოა, რომ ალმასი გადნობის წამამდე თავის ჩვეულ კრისტალურ სტრუქტურას ინარჩუნებს. აღნიშნული ფენომენი უფრო სიღრმისეულად ლოურენს ლივერმორის ეროვნული ლაბორატორიის (აშშ) მეცნიერებმა შეისწავლეს. კვლევას ფიზიკოსი მარიუს მილო ხელმძღვანელობდა.

ალმასის დადნობა რთული საქმეა, თუმცა წლების განმავლობაში ეს მეცნიერთა არაერთ გუნდს უცდია. 2007 წლის კვლევის თანახმად, ლაზერის მეშვეობით 750 გიგაპასკალი წნევის დარტყმითი ტალღა წარმოქმნეს, რომელმაც ალმასი გაადნო. ცნობისთვის, ეს დედამიწის ბირთვში არსებულ წნევაზე 2-ჯერ მეტია, ხოლო ზღვის დონეზე არსებულ ატმოსფერულ წნევას 7.4-მილიონჯერ აღემატება.

2009 წელს კიდევ ერთი ექსპერიმენტი ჩაატარეს, რომლის ფარგლებშიც ალმასის დნობის ტემპერატურა პირდაპირ გაზომეს. თეორიული გამოთვლების გაუმჯობესებასთან ერთად ახალი პრობლემა გაჩნდა: ექსპერიმენტის შედეგად დადგენილი დნობის ტემპერატურა კვანტური მექანიკის საშუალებით მიღებული პროგნოზისგან 20%-ით განსხვავდებოდა.

პასუხგაუცემელი კიდევ ერთი შეკითხვა დარჩა. თეორიული პროგნოზის თანახმად, დაახლოებით ერთ ტერაპასკალ წნევაზე ალმასის კრისტალური ბადისებრი სტრუქტურა დროებით ნახშირბადის ახალ ფორმაში უნდა გადავიდეს, რომელსაც BC8 ეწოდება. მხოლოდ ამის შემდეგაა მოსალოდნელი მისი სრულად დადნობა.

უფრო ადრე ჩატარებული ექსპერიმენტები ბევრმა იმის მტკიცებულებადაც კი მიიჩნია, რომ ეს გარდაქმნა დაახლოებით 900 გიგაპასკალზე მაღალ წნევაზე მიიღწეოდა. მეორე მხრივ, ახალი სიმულაციების თანახმად, სწრაფი შეკუმშვის დროს BC8-ის ჩამოყალიბება შეიძლება ზედმეტად რთული იყოს.

2009 წლის ნაშრომის მიხედვით, ალმასი 1.1 ტერაპასკალამდე წნევაზე დნება. ამის მიუხედავად, ექსპერიმენტით ვერ დადგინდა, შედგა თუ არა BC8-ფაზა დადნობამდე.

ისიც უნდა ითქვას, რომ ჩამოთვლილი ექსპერიმენტებიდან წლებია გასული. ამ დროის განმავლობაში მატერიაზე დასაკვირვებლად საჭირო ტექნოლოგია საგრძნობლად განვითარდა. სწორედ ამით ისარგებლეს მილომ და მისმა გუნდმა.

მათ როჩესტერის უნივერსიტეტში არსებული OMEGA-ის ლაზერული დაწესებულება გამოიყენეს. მკვლევრებმა მძლავრი ლაზერული იმპულსებით მცირე ზომის ალმასებში დარტყმითი ტალღები გაატარეს. ამან 600 გიგაპასკალიდან 1.8 ტერაპასკალამდე წნევა წარმოქმნა.

ამ დროს გუნდმა დარტყმის სისწრაფე, ალმასის ტემპერატურა და არეკვლა გაზომა. ამასთან ერთად, მათ კრისტალური სტრუქტურის ცვლილებაზე დასაკვირვებლად რენტგენის სხივები გამოიყენეს.

მილოს თქმით, მისმა გუნდმა ალმასები ექსტრემალურ პირობებში შეკუმშა: მზის ზედაპირზე უფრო მაღალ ტემპერატურაზე, ნეპტუნისა და ურანის ცენტრებზე უფრო მაღალ წნევაზე. ამის მიუხედავად, მათ ატომურ სტრუქტურაზე, ტემპერატურაზე, სიმკვრივესა და ოპტიკურ არეკვლადობაზე დაკვირვება მაინც შეძლეს.

შედეგად ტემპერატურასთან დაკავშირებული ამოცანა ამოხსნეს. მეცნიერებმა ალმასის დნობის ტემპერატურად 7026°C განსაზღვრეს, წნევად კი — 1 ტერაპასკალი. ეს ბევრად უფრო დაბალი მაჩვენებლებია, ვიდრე წინა კვლევებმა აჩვენა. ამასთან, ისინი თეორიულ პროგნოზებს ესადაგება.

რენტგენის სხივებით ისიც გამოვლინდა, თუ რა ემართება დნობის დროს ალმასის კრისტალურ სტრუქტურას. წნევის ზრდასთან ერთად ალმასის რენტგენული დიფრაქციის სიგნალი თანდათან შესუსტდა. ეს იმაზე მიუთითებს, რომ დნობის პარალელურად კრისტალური ალმასის სულ უფრო და უფრო მცირე ნაწილი რჩებოდა, საბოლოოდ კი ის გაქრა.

საინტერესოა, რომ სანამ მეცნიერები ატომურ სტრუქტურას აკვირდებოდნენ, ალმასმა საკუთარი კუბური კრისტალური განლაგება შეინარჩუნა. მკვლევრებმა BC8-ფაზა ვერ შენიშნეს. მყარი ალმასი და თხევადი ნახშირბადი დნობის დასრულებამდე უბრალოდ თანაარსებობდა.

მეცნიერების აზრით, ნახშირბადს წნევის ქვეშ შეიძლება BC8-ფაზის სახით არსებობა "ურჩევნია", თუმცა ამის მიღწევას ალმასის უკიდურესად გრძელი ნახშირბადული ბმების გაწყვეტა სჭირდება. ეს რთული საქმეა.

სხვათა შორის, ექსტრემალური წნევის პირობებში მყარი ალმასი თხევად ნახშირბადზე ნაკლებად მკვრივია — ზუსტად ისე, როგორც ყინულია თხევად წყალთან შედარებით ნაკლებად მკვრივი. ეს ნიშნავს, რომ გამდნარ ნახშირბადზე ტივტივი მყარ ალმასსაც შეუძლია.

ეს მიგნებები თეორიულადაც ძალიან საინტერესოა, თუმცა შეიძლება მეცნიერებმა სხვა კუთხითაც გამოიყენონ, მაგალითად, ურანისა და ნეპტუნის შესახებ მეტი გავიგოთ. ამ პლანეტებზე ნახშირბადი დაახლოებით იმავე პირობებშია, როგორიც ექსპერიმენტის ჩატარებისას წარმოქმნეს.

ნაშრომი გამოცემაში Nature Physics გამოქვეყნდა.