Учёные из Делфтского технического университета в Нидерландах и European XFEL сделали мощный шаг в мир экстремальных условий, которые обычно наблюдаются лишь внутри звёзд и планет. Они использовали компактный лазер, способный достичь результатов, которые ранее были доступны только с использованием самых мощных лазеров на планете.

Раньше, для создания таких условий нужно было обращаться к гигантам, как National Ignition Facility (NIF) в Калифорнии. Теперь же, благодаря новой технологии, эти же результаты можно достичь с использованием куда более компактного лазера. Суть метода? Всё начинается с тонкой медной проволоки, обстреливаемой сверхкороткими лазерными импульсами. Эти импульсы запускают ударные волны, которые проходят через проволоку и создают невероятные давления и температуры.

Вот что делает этот эксперимент особенным — учёные использовали рентгеновские вспышки лазера European XFEL, чтобы "подсмотреть" за процессом на атомном уровне. «Рентгеновские вспышки дают нам возможность заглянуть внутрь проволоки, что делает наш метод уникальным в мире», — объясняет доктор Алехандро Ласо Гарсия.

В ходе эксперимента они меняли временной интервал между лазерными импульсами и рентгеновским наблюдением. Таким образом, учёные создали своего рода «рентгеновскую плёнку», где каждый кадр показывает постепенное развитие события. «Лазерный импульс вызывает ударную волну, которая проходит через провод, нагревая его и создавая ещё больше ударных волн, что приводит к созданию экстремальных условий», — добавляет доктор Тома Тончиан.

Эти волны концентрируются в центре проволоки, создавая давление и температуру на совершенно новом уровне. На мгновение плотность меди в середине провода оказалась в восемь-девять раз выше, чем в обычных условиях.

И вот кульминация: эксперименты позволили учёным достичь давления в 800 мегабар! Это в 800 миллионов раз превышает атмосферное давление, и даже в 200 раз больше, чем давление внутри Земли. Температуры достигли головокружительных 100 000 градусов Цельсия — почти как в короне белого карлика!

«Этот метод может имитировать условия, подобные тем, что есть внутри гигантских газовых планет», — отмечает Ласо Гарсия. Это открывает совершенно новые возможности для изучения не только Юпитера и других известных планет, но и экзопланет, найденных за последние годы.

Следующий шаг? Учёные планируют поэкспериментировать с проводами из других материалов — железо, пластик... «Пластик состоит из водорода и углерода, которые также присутствуют в звёздах», — комментирует Тончиан.

И это только начало! Новый метод может стать ключом не только в астрофизике, но и в других областях науки. «Наш эксперимент показал, что можно создавать сверхплотности и сверхтемпературы в разных материалах. Это может изменить подходы к исследованию термоядерного синтеза», — делится Ульф Застрау из European XFEL.

Этот прорыв открывает новые горизонты для исследований в астрофизике и материаловедении. Возможность воспроизвести экстремальные условия в лаборатории поможет лучше понять процессы, происходящие в глубинах звёзд и планет, и, возможно, приблизит нас к новым технологиям, таким как термоядерный синтез.