Алмаз – не просто украшение. Эти камни широко применяются в промышленности благодаря своей исключительной твердости. Однако, ученые уже давно мечтают о материале еще более прочном. Согласно теоретическим предсказаниям, такой материал – сверхтвердый алмаз BC8 – может существовать в недрах гигантских экзопланет под воздействием колоссального давления и температуры.
Создать BC8 в лабораторных условиях очень сложно из-за требуемых экстремальных параметров. Давление должно в 10 миллионов раз превышать земное атмосферное, а температура должна быть близка к солнечной. Поддерживать такие условия в лаборатории практически невозможно.
Выход из ситуации нашел суперкомпьютер Frontier, который придумал обходное решение.
Инопланетный алмаз в земных условиях
Frontier, или OLCF-5 — первый в мире экcафлопсный суперкомпьютер. Машина была запущена в 2022 году и с тех пор удерживает первое место в рейтинге самых быстрых суперкомпьютеров в мире.
Frontier работал практически в полную мощность в течение 24 часов. За это время он перебрал и смоделировал миллионы атомных структур при различных условиях, чтобы определить оптимальные параметры для формирования супералмаза BC8.
Оказалось, что для превращения обычного алмаза в BC8 необходимо сначала расплавить его. Это неожиданный результат, поскольку обычно материалы переходят из одной кристаллической фазы в другую без изменения агрегатного состояния. Для расплавления алмаза требуются еще более экстремальные условия: давление в 12 миллионов атмосфер и температура около 5000 Кельвинов. Но нужные условия для плавления алмаза можно создать с помощью серии быстрых ударных волн, что уже вполне осуществимо.
Сейчас ученые предпринимают попытку синтезировать BC8 на Национальном комплексе зажигания им. Лоуренса Ливермора. Это лаборатория термоядерного синтеза размером со стадион. 192 мощнейших лазера будут импульсами воздействовать на алмаз для создания экстремальных температур и давлений.
Успех эксперимента не гарантирован, однако исследователи полны оптимизма благодаря полученным результатам моделирования.
Результаты исследования опубликовано в журнале The Journal of Physical Chemistry Letters.
