Rostock Üniversitesi ve Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) liderliğinde yürütülen uluslararası bir ekip, aşırı basınç altında karbonun sıvı halini laboratuvar ortamında başarıyla gözlemledi. 2023 yılında, Hamburg yakınlarındaki Avrupa XFEL’de gerçekleştirilen ve DIPOLE 100-X lazerinin kullanıldığı deney, Nature dergisinde yayımlandı.
SIRADIŞI KOŞULLARDA BÜYÜK BAŞARI
Sıvı karbon, gezegenlerin iç yapısında doğal olarak bulunan ve gelecekteki nükleer füzyon teknolojilerinde kritik bir rol oynaması beklenen bir madde. Ancak karbonun, normal koşullarda sıvılaşmadan doğrudan gaz fazına geçmesi nedeniyle, bu hali şimdiye kadar incelenememişti. Deneyde, 4.500 santigrat dereceyi aşan sıcaklık ve aşırı basınç uygulandı; böylece karbon kısa bir süre için sıvılaştırıldı.
LAZER GÜCÜYLE ANLIK GÖRÜNTÜLEME
DIPOLE 100-X lazeriyle sıkıştırılan katı karbon, saniyenin milyarda biri kadar sürede sıvılaşırken, Avrupa XFEL’in ultra kısa X-ışını flaşları ile bu süreç adım adım izlendi. Sıvı karbonun atom dizilimi ve yapısı ilk kez gerçek zamanlı olarak kaydedildi. Deney, lazer sıkıştırma ile X-ışını analizinin ilk defa bu kadar hassas ve hızlı bir biçimde bir araya gelmesiyle dikkat çekiyor.
YENİ TEORİLERİN KAPISI ARALANIYOR
Kırınım desenlerinden elde edilen verilere göre, sıvı karbonun dört yakın komşulu atomik yapısı, katı elmasa benziyor. Araştırma ekibinin liderlerinden Prof. Dominik Kraus, “Sıvı karbonun yapısını deneysel olarak ilk kez gözlemleyebildik ve gelişmiş simülasyonların öngördüğü özel özellikleri doğruladık. Suyun davranışına benzeyen karmaşık bir sıvı formuyla karşı karşıyayız” açıklamasında bulundu.
GELECEĞE YOLCULUK
Deney, karbonun erime noktası ve sıvı faz davranışına dair bugüne dek yalnızca teorik olarak var olan bilgiler için ilk kesin verileri sundu. Elde edilen sonuçlar, hem gezegen oluşumu modellemesinde hem de nükleer füzyon teknolojilerinde önemli referanslar oluşturacak. HED grup lideri Dr. Ulf Zastrau, “Artık egzotik koşullardaki maddeyi inanılmaz ayrıntılarla analiz edebilecek teknolojiye sahibiz. Yakın gelecekte bu ölçümler çok daha kısa sürede gerçekleştirilebilecek” dedi.
