Ученые впервые создали жидкий углерод с помощью мощного лазера и впервые изучили в лаборатории его структуру. Ранее считалось, что это невозможно. Это достижение является важной вехой на пути к получению термоядерной энергии, ведь жидкий углерод рассматривается как важнейший компонент будущих термоядерных реакторов. Исследование опубликовано в журнале Nature, пишет Interesting Engineering.

Жидкий углерод играет важную роль в таких технологиях, как термоядерные реакторы, где происходит термоядерный синтез для получения практически безграничной энергии. До сих пор физики имели смутное представление о том, что из себя представляет углерод в жидкой фазе. Дело в том, что в таком состоянии его практически невозможно изучать в лаборатории.

При нормальном давлении углерод не переходит в жидкую фазу, а сразу становится газообразным. Углерод становится жидким только при экстремально высоком давлении и при температуре примерно 4500 градуса Цельсия, что является самой высокой температурой плавления любого материала. Таких условий очень сложно достичь в лаборатории. Но ученые использовали очень мощный лазер, чтобы впервые создать жидкий углерод и изучить его структуру.

Исследование подтвердило прогнозы моделирования жидкого углерода. В этой фазе углерод представляет собой сложную форму жидкости, которая обладает совершенно особыми структурными свойствами.

Создание жидкого углерода включало сложный процесс. Физики использовали мощный лазер для создания экстремальных условий, расплавляя образцы твердого углерода. Одновременно с помощью рентгеновских лучей удалось определить расположение атомов внутри жидкого углерода.

И все это удалось сделать за миллиардные доли секунду, хотя эксперимент потеряли несколько раз, чтобы провести точные измерения. В результате ученые объединили все данные, чтобы получить полное представление о переходе углерода из твердой в жидкую фазу.

Ранее основной проблемой было проведение точных измерений в течение этих коротких мгновений, когда происходит переход углерода из одной фазы в другую. Этот научный прорыв имеет значительные последствия для будущей термоядерной энергетики.

Жидкий углерод с его исключительно высокой температурой плавления и уникальными структурными свойствами считается важнейшим компонентом будущих термоядерных реакторов. Жидкий углерод может служить как охлаждающим компонентом для реакторов, так и замедлителем нейтронов, что является жизненно важной функцией для поддержания цепных реакций, необходимых для термоядерного синтеза.

Напоминаем, что стабильный термоядерный синтез позволит создавать практически безграничную энергию. Такой синтез происходит в ядрах звезд, когда сливаются атомы водорода и выделяется невероятно огромное количество энергии. Звездный синтез можно повторить на земле, и ученые активно работают над тем, чтобы термоядерные электростанции стали реальностью в ближайшем будущем.