Un equipo de científicos de Estados Unidos logró fundir diamante con pulsos de láser y descubrió que el material no se comporta como predecían los modelos teóricos, según un estudio publicado en la revista Nature Physics.
La investigación, dirigida por Marius Millot, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), usó las instalaciones láser OMEGA de la Universidad de Rochester para lanzar pulsos contra pequeñas muestras y generar ondas de choque.
Con ese método alcanzaron presiones de entre 600 gigapascales y 1.8 terapascales, además de temperaturas superiores a las de la superficie del Sol. Al mismo tiempo midieron la velocidad de las ondas, la temperatura, la reflectividad y los cambios en la estructura con rayos X.
Funde a menor temperatura
Las nuevas mediciones sitúan la temperatura de fusión del diamante en alrededor de 7 mil 300 kelvin a una presión de 1 terapascal, considerablemente por debajo de lo reportado en trabajos anteriores y más cerca de los cálculos cuánticos.
“Aunque fue frustrante descubrir que nuestras mediciones originales de temperatura se desviaban en más de mil grados, es emocionante ver una mejora tan espectacular en la calidad de los datos con nuestros nuevos diagnósticos”, explicó el investigador Jon Eggert.
No apareció la fase BC8
La mayor sorpresa llegó justo antes de la fusión. Los modelos pronosticaban que, alrededor de un terapascal, el carbono abandonaría la estructura del diamante para adoptar una fase intermedia llamada BC8.
Sin embargo, los rayos X mostraron que la red cristalina cúbica simplemente se debilitaba conforme avanzaba la fusión, hasta desaparecer. Durante un intervalo coexistieron diamante sólido y carbono líquido, sin rastro de una cantidad importante de BC8.
“Creemos que se debe a que la muestra no tiene tiempo de cambiar cuando solo experimenta un único choque”, señaló Millot. Los investigadores atribuyen el fenómeno a la fortaleza de los enlaces entre átomos de carbono, que exigen mucha energía para reorganizarse.
Flota como el hielo
El resultado revela además una propiedad contraintuitiva: en esas condiciones, el diamante sólido es menos denso que el carbono líquido y podría flotar sobre él, de forma parecida al hielo sobre el agua.
El hallazgo servirá para estudiar el carbono en el interior de Urano y Neptuno y para afinar los experimentos de fusión nuclear por confinamiento inercial, que usan blancos de diamante. Al incorporar el nuevo modelo a sus simulaciones, el equipo calculó que la ganancia energética prevista podría aumentar hasta tres veces.
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