همشهری آنلاین - یکتا فراهانی: این کشف با استفاده از پرتوهای قدرتمند لیزر و سریع‌ترین پرتو ایکس جهان در European XFEL محقق شد و می‌تواند نقشی مهم در آینده فناوری‌های انرژی، مانند همجوشی هسته‌ای، ایفا کند.
تکنولوژی لیزر و پرتو ایکس
یک تیم بین‌المللی از دانشمندان، به رهبری دانشگاه روستوک و مرکز Helmholtz-Dresden، برای نخستین‌بار موفق شدند کربن را به حالت مایع تبدیل و رفتار آن را ثبت کنند. این آزمایش تاریخی با استفاده از لیزر DIPOLE ۱۰۰-X و پرتو ایکس فوق سریع European XFEL در آلمان انجام شد. شرایط برای مایع شدن کربن نیازمند دمای حدود ۴۵۰۰ درجه سانتی‌گراد و فشار
این ماده هرگز نمی‌سوخت
کربن تحت شرایط عادی به طور مستقیم از جامد به گاز تبدیل می‌شود و در هیچ مرحله مایع ندارد. بااین‌حال، در این آزمایش با فشار و دمای فوق‌العاده بالا، کربن برای کسری از ثانیه به مایع تبدیل شد و دانشمندان توانستند رفتار اتم‌های آن را در لحظه ثبت کنند.
بیشتر بخوانید :
یک تکنولوژی فوق‌العاده برای لحظه‌ای نادر
لیزر DIPOLE ۱۰۰-X با تابش موجی شدید بر نمونه کربن، آن را به حالت مایع رساند و در همان زمان، پرتو ایکس فوق سریع European XFEL تصویربرداری از اتم‌ها را ممکن ساخت. این ترکیب منحصربه‌فرد باعث شد پژوهشگران بتوانند ساختار مایع کربن را با جزئیات بی‌سابقه بررسی کنند.
تصویربرداری و تبدیل به فیلم علمی
هر آزمایش فقط چند ثانیه طول می‌کشید و بارها تکرار شد؛ با تغییر اندک در زمان پرتو ایکس یا فشار و دما. چندین تصویر لحظه‌ای با هم ترکیب شدند و عملاً یک فیلم علمی از گذار کربن از جامد به مایع ایجاد شد.
ساختار شبیه آب و تعیین دقیق نقطه ذوب
نتایج نشان دادند کربن مایع با چهار همسایه نزدیک، شباهت ساختاری با الماس دارد و یک فرم پیچیده و شبیه آب از مایع کربن ایجاد شده است. همچنین پژوهشگران موفق شدند نقطه ذوب دقیق آن را مشخص کنند؛ یعنی اطلاعاتی حیاتی برای مدل‌سازی سیاره‌ها و فناوری‌های انرژی هسته‌ای.
آغاز دوره‌ای نوین در مطالعه ماده
این نخستین آزمایش DIPOLE در European XFEL راهی نوین برای مطالعه ماده تحت‌فشارهای شدید باز کرد. اکنون ابزار لازم برای تحلیل ماده در شرایط فوق‌العاده فراهم شده و پیش‌بینی می‌شود که نتایج پیچیده در آینده تنها در چند ثانیه قابل‌دسترسی باشند.
شکست محدودیت‌های سنتی
این کشف تاریخی، مشاهده و ثبت لحظه‌ای کربن مایع، نشان می‌دهد که علم توانسته محدودیت‌های سنتی را بشکند و دریچه‌ای نوین برای مطالعه ماده در شرایط فوق‌العاده باز کند. نتایج این پروژه نه‌تنها در فیزیک و علوم سیاره‌ای کاربرد دارد، بلکه می‌تواند مسیر توسعه فناوری‌های انرژی آینده را نیز هموار کند.
