Лазер помог впервые создать космический лед в земных условиях

Стэнфордские ученые впервые зафиксировали процесс замораживания воды в плотный лед, известный как «лед VII», образующийся во внеземных условиях, например, при столкновении ледяных планет. Исследование, опубликованное в Physical Review Letters, поможет лучше понять природу фазового перехода вещества и манипулировать его термодинамическим состоянием.

Научное сообщество давно открыло, какие изменения происходят с веществом, когда его состояние меняется с твердого на жидкое или газообразное. Фазовые переходы могут происходить с разной скоростью. В ходе предыдущих работ исследователи пытались зафиксировать мгновенный фазовый переход, а в результате выявили молекулярные шаги, предшествовавшие затвердеванию жидкости.

Исследователи использовали Linac Coherent Light Source — самый мощный рентгеновский лазер в мире, расположенный в Национальной ускорительной лаборатории SLAC (Stanford Linear Accelerator Center, Стэнфорд, США). В ходе работы ученые направляли в содержащую образец жидкой воды мишень интенсивный лазерный луч зеленого цвета. Лазер испарял алмазное покрытие с одной стороны мишени, что позволяло создать в образце давление, в 50 тысяч раз превышающее атмосферное давление. Затем в образец направлялся луч рентгеновского лазера на свободных электронах, и после короткой серии вспышек (шесть наносекунд) вода окончательно кристаллизовалась в кубическую модификацию — «лед VII».

Арианна Глисон из Лос-Аламосской национальной лаборатории в штате Нью-Мексико, один из авторов исследования, рассказала, что этот эксперимент был первым в своем роде, а его результаты позволят узнать, как сформировались некоторые космические объекты, и помогут моделировать такие явления, как столкновение комет или динамическое состояние океанических экзопланет.