Uusi tutkimushanke muuttaa lasertarkoituksen korkean energian tiheyden fysiikkaan

TAITEILIJAKOTI - OLOHUONEEN SISUSTUS // uusi ripustus (Saattaa 2019).

Anonim

Atomit käyttäytyvät paljon eri tavalla, kun ne puristetaan paineisiin yli miljoonalle - tai jopa miljardiksi kertaa ilmakehän paineesta maan päällä. Ymmärtäminen siitä, miten atomit reagoivat tällaisissa korkeapaineisissa olosuhteissa, voivat johtaa uusien materiaalien syntymiseen ja antaa tutkijoille arvokasta tietoa tähtien ja planeettojen sekä maailmankaikkeuden muodostamiseen.

Nämä ovat syitä, joiden vuoksi Rochesterin yliopisto on kiinnittänyt huomionsa korkean energiatiheyden fysiikan suhteellisen uusiin kenttiin. Toinen syy on se, että yliopisto on hyvin valmis tekemään merkittävää panosta kentälle.

"Kansamme ja voimavaramme asettavat meidät ainutlaatuiseen asemaan, jotta voimme saavuttaa ratkaisevia näkemyksiä korkean energian tiheyden fysiikasta", sanoo Provost ja tutkimusjohtaja Rob Clark.

Esimerkiksi Rochesterin Laser Energetics -laboratoriossa on OMEGA-laser. 10 metriä pitkä ja 100 metriä pitkä, OMEGA on maailman suurin yliopistopohjainen laser.

Rochester on palkannut myös Gilbert "Rip" Collinsin johtamaan uutta, monialaista tutkimushanketta korkean energiatiheyden fysiikalle. Collins on aiemmin toiminut Lawrence Livermore National Laboratoryn korkean energian tiheyden fysiikan keskus, ja hän on nyt professori koneenrakennuksessa ja fysiikan ja tähtitieteen laitoksessa sekä yliopistollisen laser-energiateollisuuden laboratoriossa. Collinsin mukaan aloite "helpottaa yhteistyötä kemian, tekniikan, fysiikan ja tähtitieteen välillä", mikä johtaa alan nopeampaan kehitykseen.

Collins tutkii muun muassa, kuinka atomit sidotaan äärimmäisen paineen olosuhteissa. Tyypillisesti se on atomien uloimmat elektronit, jotka reagoivat muiden atomeiden elektronien kanssa. Mutta kun atomien paine kasvaa voimakkaasti, sisäiset elektronit osallistuvat, ja silloin hauska alkaa.

"Äärimmäisessä paineessa tuntemien elementtien kemialliset ominaisuudet eivät enää päde", hän sanoo. "Tarvitsemme uusia jaksoittaisia ​​pöytiä eri paineolosuhteista."

Timantti on yksi tunnetuista materiaaleista, jotka muodostavat suuria paineita. Aseta hiili 100 mailia syvälle maahan - missä paine on lähes 50 000 kertaa suurempi kuin maapallon pinnalla ja lämpötilat ovat yli 2 000 astetta Fahrenheit - ja atomit tulevat hyvin järjestäytyneiksi rakenteeksi jota kutsumme timantiksi.

Silti tämä paine on asteikon alhaalla, kun kyseessä on korkea-energia-tiheysfysiikka. Kauas äärimmäisissä paineissa, kuten kaksi miljoonaa ilmakehää, natrium muuttuu eristeeksi; 10 miljoonassa ilmakehässä uskotaan, että vetyä voidaan muuttaa suprajohtavaksi superfluidiksi; ja kun paineet ylittävät 200 miljoonaa ilmakehää, voi olla mahdollista tehdä alumiinista läpinäkyvä.

OMEGA-laserin avulla tutkijat voivat saavuttaa tällaisia ​​paineita.

"Monet ihmiset ajattelevat lasereista voimakkaan lämmön lähteenä", Collins sanoo. "Lasertekijät voivat toimia myös erittäin painottuneen paineen lähteenä, ja OMEGA-laserin ansiosta voimme opiskella materiaaleja miljoonien pahojen ja miljardien ilmakehän paikkeilla." Ymmärtääksemme, miten atomit käyttäytyvät äärimmäisissä paineissa, tutkijat "voivat manipuloida tarkoituksellisesti jotain uutta, eksoottista materiaalia", hän lisää.

Laser-energiateollisuuden laboratorion varapuheenjohtaja ja johtaja Robert McCrory kertoo, että Collinsilla on kansainvälinen maine "on erinomaista kykyä johtaa yliopiston pyrkimyksiä". Hän toteaa, että Lawrence Livermorein, jossa Collins oli työskennellyt aikaisemmin, sekä Sandia National Laboratoriesin Z-koneen, kuten laserlaboratorion, kansallisen sytytyslaitoksen, "ovat avannut uuden suuritehoisen tiheyden fysiikan rajan" ja varmistaneet Amerikkalainen johtajuus alalla.

Mutta vielä enemmän energia-tiheys fysiikka kuin uusien materiaalien. Laser-energiateollisuuden laboratorion apulaispäällikkö Michael Campbell kutsuu kentän "kestävälle tiedolle".

"Uusia alueita on aina tutkittava, mukaan lukien maailmankaikkeuden luonne", hän sanoo. "Planeettojen keskipaino ylittää miljoonat ilmakehät ja satoja miljardeja tähtiä. Suuren energia-tiheyden fysiikka voi olla avain auttaa meitä oppimaan, mitä planeettoja ja tähtiä on tehty, olivatko maapallon tavoin magneettikenttiä, ja miten säteily ja energia virtaavat auringossamme ja muissa tähdissä. "

menu
menu