Bilimsel bir ilk olarak, Rostock Üniversitesi ve Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf’taki (HZDR) araştırmacılar laboratuvar koşullarında sıvı karbonu başarıyla oluşturdular. Sıvı karbon oluşumu, Dünya’da doğal olarak hiç var olmamıştır ve genellikle yalnızca Neptün veya Uranüs gibi gezegenlerin derinliklerinde bulunan koşullar altında oluşur. Bunu bir laboratuvarda üretmek 4.500°C’nin üzerinde sıcaklıklar ve muazzam basınçlar gerektiriyordu.
Sıvı karbon oluşumu
Dünyanın en güçlü diyot pompalı katı hal lazerlerinden biri olan DiPOLE 100-X lazerini kullanan ekip, bu aşırı ortamları yeniden yaratmayı başardı. Camsı karbon örneklerine hızlı, ultra kısa lazer darbeleri ateşleyerek 160 gigapaskal’a kadar basınçlara ulaştılar. Avrupa XFEL’in güçlü X-ışını görüntülemesini kullanan gözlemler, sıvı karbonun başarılı bir şekilde oluştuğunu doğruladı. Çalışmanın baş koordinatörü Profesör Dominik Kraus’a göre, bu bilim insanlarının sıvı karbon oluşumu ve iç yapısını doğrudan gözlemlediği ilk sefer. Bunu, birden fazla bilimsel alanı etkileyebilecek özelliklere sahip, karmaşık ve daha önce bilinmeyen bir madde hali olarak tanımladı.
Bu keşfin en umut verici çıkarımlarından biri nükleer füzyonda yatıyor. Sıvı karbonun yüksek erime noktası ve termal kararlılığı, onu füzyon reaktörü bileşenlerinde, özellikle aşırı ısıya ve radyasyona karşı direnç gerektiren rollerde kullanım için ideal bir aday haline getiriyor. Çalışma ayrıca sıvı karbon oluşumu ve karbonun erime noktasının yeni ve hassas ölçümlerini sağlayarak uzun süredir devam eden belirsizlikleri çözüyor ve füzyon teknolojisinde daha iyi tasarım ve simülasyon sağlıyor.
Teknik uygulamalarının ötesinde, bu araştırma gezegen bilimine yeni bakış açıları sunuyor. Deneysel koşullar, sıvı karbonun doğal olarak oluşabileceği Uranüs ve Neptün gibi buz devlerinin içindeki koşullara oldukça benziyor. Sıvı karbon oluşumu ile ilgili bu keşif, bilim insanlarının bu uzak dünyaların iç yapısını ve dinamiklerini daha iyi modellemesine yardımcı olabilir ve potansiyel olarak çekirdeklerinin derinliklerinde elmas oluşumu gibi fenomenleri açıklayabilir.
Bu atılım için önemli olan, Merkezi Lazer Tesisi ve Oxford Üniversitesi tarafından geliştirilen DiPOLE 100-X lazeri ve sıvı karbon oluşumu reaksiyonunu gerçek zamanlı olarak gözlemlemek ve doğrulamak için gerekli araçları sağlayan Avrupa XFEL’di. Bu gelişmiş teknolojiler, ekibin bir zamanlar ulaşılamaz olduğu düşünülen bilimsel sınırları zorlamasını sağladı.
Nature’da yayınlanan çalışma, sıvı karbon oluşumu ile yüksek basınç fiziğinde yeni bir bölümü işaret ediyor. Sıvı karbon artık gezegenin en acil teknolojik ve çevresel zorluklarından bazılarını ele almaya yardımcı olan yenilikler için bir temel taşı olabilir.
