Физики впервые засняли ударное рождение «сверхалмаза»

Физики из США, Великобритании и Германии впервые напрямую увидели формирование лонсдейлита и алмаза в результате ударного сжатия. В этом исследователям помогли методы сверхбыстрого получения картин рентгеновского рассеяния. Работа экспериментально подтверждает возможность образования лонсдейлита и алмазов при падении метеоритов. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications, кратко о нем сообщает пресс-релиз Ливерморской национальной лаборатории.

Авторы моделировали условия, возникающие в момент столкновения метеорита с поверхностью Земли. Для этого в рентгеновский дифрактометр поместили небольшой образец пиролитического графита, на который направили лучи трех лазеров. Два из них, работающих в оптическом диапазоне, генерировали короткий 10-наносекундный импульс мощностью в несколько гигаватт. Он развивал в графите давления вплоть до двух миллионов атмосфер.

Структурные измерения, происходящие при ударном сжатии ученые анализировали с помощью третьего источника излучения — рентгеновского лазера на свободных электронах. Он генерировал импульсы высокой яркости, длительностью всего 50 фемтосекунд, работавшие сродни вспышки фотоаппарата. Благодаря им, авторам удалось проследить за изменениями, происходящими в материале при различных давлениях — от 0,19 до 2,28 миллиона атмосфер.

Оказалось, что образование алмазов происходит при давлениях порядка полумиллиона атмосфер. При повышении ударного давления до 1,7 миллиона бар произошло еще одно изменение картины рассеяния, которое соответствует образованию лонсдейлита. Авторы отмечают, что это первый пример прямого наблюдения образования лонсдейлита.

Впервые указания на существования лонсдейлита были найдены при анализе метеорита Каньон-Дьябло. Ученые оценивают, что при ударе были развиты давления вплоть до двух миллионов атмосфер. Впоследствии у ряда групп возникли сомнения в существовании лонсдейлита в качестве индивидуальной фазы, поскольку он так и не был получен в экспериментах со статической нагрузкой. Авторы новой работы указывают, что полученные данные об изменениях в графите при ударных нагрузках не соответствуют деформированным состояниям алмаза, предложенным вместо лонсдейлита. 

Владимир Королёв