Buzz
Họ đang thực hiện thí nghiệm gì vậy?
Vàng bị nghiền nát dưới áp lực gấp 10 triệu lần áp suất khí quyển Trái Đất: Mục đích là gì?
Các nhà nghiên cứu Mỹ đã ghi lại được hình ảnh rõ nét chưa từng có về cách thức thay đổi cấu trúc nguyên tử của vàng khi chịu áp suất cực kỳ cao, ngay trong vòng một phần tỷ giây ở cấp độ nguyên tử.
Những khám phá này mang lại cái nhìn sâu sắc chưa từng có về cách mà vật chất vận hành bên trong các hành tinh khổng lồ và môi trường áp suất cực đại. Đây là một trong những bước đi quan trọng để các nhà khoa học có thể hiểu hơn về quá trình tổng hợp hạt nhân (phản ứng nhiệt hạch), theo thông tin từ IE ngày 21/11.
Đối với giới khoa học, năng lượng từ phản ứng nhiệt hạch được coi là "chén thánh" trong cuộc đua năng lượng sạch của nhân loại.
Suốt hàng thập kỷ qua, loài người vẫn luôn mơ ước có được một nguồn năng lượng sạch, vô hạn và không gây phóng xạ. Chính vì thế, các nhà khoa học chưa bao giờ ngừng nghiên cứu về nhiệt hạch.
Vậy cụ thể người Mỹ đã làm gì với vàng?
Các thí nghiệm này được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore (LLNL) của Mỹ, hợp tác cùng các tổ chức nghiên cứu khác.
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiền nát vàng dưới áp suất gấp 10 triệu lần áp suất khí quyển Trái Đất, thiết lập mức đo áp suất cao nhất từng được ghi nhận đối với vật liệu này.
Những quan sát này giải quyết các mâu thuẫn lâu dài về tính chất của vàng dưới áp suất cực đại và nâng cao khả năng sử dụng vàng như tài liệu tham khảo trong các nghiên cứu khoa học về áp suất cao, chẳng hạn như phản ứng hợp hạch.
Amy Coleman, nhà khoa học và tác giả nghiên cứu tại LLNL, chia sẻ: "Những thí nghiệm này giúp chúng ta khám phá cách thức tái sắp xếp nguyên tử xảy ra ở những áp suất cực đại có thể đạt được trong các thí nghiệm phòng thí nghiệm".
Với việc nén vàng dưới áp lực khủng khiếp, các nhà khoa học đã phát hiện ra điều kỳ lạ chưa từng thấy.
Áp suất bên trong các hành tinh khổng lồ có thể vượt qua 1 triệu lần áp suất khí quyển Trái Đất, khiến vật chất phải thay đổi cách sắp xếp nguyên tử theo một cách hoàn toàn khác biệt. Để tái tạo những điều kiện này trên Trái Đất, cần có các cơ sở nghiên cứu có khả năng tạo ra các xung năng lượng mạnh mẽ và chính xác.
Để tạo ra mức áp suất cần thiết, các nhà nghiên cứu đã sử dụng xung laser được điều chỉnh tại Cơ sở Đốt Cháy Quốc gia (NIF) và Hệ thống Laser OMEGA EP tại Đại học Rochester, Mỹ.
Dưới điều kiện bình thường, nguyên tử vàng sắp xếp theo cấu trúc lập phương tâm mặt (FCC), với các nguyên tử nằm ở các góc và tại trung tâm mỗi mặt của hình lập phương. Cấu trúc này có mật độ cao nhất trong các mạng tinh thể lập phương, khoảng 74%, và đặc trưng cho nhiều kim loại như nhôm, đồng, niken, chì và vàng. Chính vì vậy, FCC rất ổn định.
Tuy nhiên, dưới áp suất cực cao, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra dấu hiệu đầu tiên của sự thay đổi cấu trúc. Một số nguyên tử bắt đầu chuyển sang cấu trúc lập phương tâm khối (BCC), trong đó các nguyên tử nằm ở các góc của lập phương và một nguyên tử ở trung tâm.
Điều quan trọng là cấu trúc FCC ban đầu không hoàn toàn biến mất. Thay vào đó, kết quả chỉ ra rằng cả hai cấu trúc FCC và BCC có thể tồn tại đồng thời dưới điều kiện nén cực đoan nhất từng được ghi nhận trong nghiên cứu.
Kết quả ấn tượng này khiến các nhà khoa học LLNL cảm thấy như "không tin vào mắt mình". Sự đồng tồn tại của cả hai cấu trúc FCC và BCC giúp mở ra cái nhìn mới về cách vàng chuyển đổi giữa các cấu trúc, đồng thời tạo nền tảng vững chắc cho các nghiên cứu về áp suất cao trong tương lai, từ việc thăm dò các điều kiện trong lõi Trái Đất cho đến thiết kế vật liệu mới và nghiên cứu vật lý năng lượng cao.
Nghiên cứu này đã được công bố trên Tạp chí Physical Review Letters.
