Исследовании свойств железа в условиях чрезвычайно высоких температур, характерных для внутренней части Солнца

:  Установка на поверхности нашей планеты, способная воссоздать условия внутренней части Солнца, помогает ученым определить поведение железа при умопомрачительных температурах. Результаты экспериментальной работы, тем не менее, пока что расходятся с ожиданиями, указывая на возможность решения давнишней солнечной загадки. Воссоздание условий, характерных для внутренней части нашего светила (температура около 2,2 миллиона градусов), задание не из легких, но именно этим на протяжении последнего десятилетия занимаются ученые Национальной Лаборатории Сандия (США), используя в своей работе так называемую Z-машину. Данная установка способна генерировать мощнейшие потоки рентгеновского излучения.

Каждый импульс излучения содержит в себе 80 триллионов ватт электричества (в пять раз больше мощности всех электростанций нашей планеты). Длительность импульса составляет всего около сотни наносекунд, но этого достаточно для подогревания микроскопических частиц вещества до температуры внутренностей ближайшей к Земле звезды.

В том, что касается физики высоких температур и сверхплотных веществ, достижение показателя в два миллиона градусов не кажется чем-то необычным, говорит Джон Бэйли (Сандия), соавтор новой исследовательской работы. Импульсы Z-машины настолько мощны, что металл в центральной части установки полностью испаряется. Тяжелее создать идентичные условия в образце, свойства которого можно изучить за предельно короткое время.

В самой последней работе Бэйли и его коллеги использовали рентгеновские импульсы для переноса огромного количества энергии на очень маленький образец железа, который впоследствии превращается в чрезвычайно горячую плазму, подобную той, что имеется внутри Солнца. Исследователи нашли способ измерить объем излучения (непрозрачность), получаемый железом, который оказался на 7% больше ожидаемого.

Полученный результат может повлиять на дальнейшие исследования Солнца и других звезд. В 2001 году группа ученых обнаружила доказательства того, что Солнце содержит на 30-50% меньше кислорода, углерода и азота, чем показано в моделях. Это стало причиной споров насчет внутренней структуры звезды, породивших необходимость создания абсолютно новой солнечной модели.

Результаты исследования Бэйли во многом помогают разрешить конфликтную ситуацию.

Наблюдения за 2001 год интерпретировались на основании предполагаемых значений непрозрачности кислорода, углерода и железа при температурах внутренней части Солнца. Эти значения, тем не менее, никогда не определялись в лабораторных условиях.

Если непрозрачность всех трех веществ отличается от предполагаемых значений, это влияет на интерпретацию результатов наблюдений. Таким образом, количество кислорода, углерода и железа внутри Солнца может не нуждаться в дополнительной регулировке, а сами модели все еще будут оставаться актуальными.

В будущем Бэйли и его коллеги собираются провести подобные эксперименты с использованием никеля и хрома, веществ, которые химически близки к железу. Отчет о настоящем исследовании был опубликован в последнем издании журнала «Природа» (Nature).

comments powered by HyperComments

Также читайте