На Z-машине получен "раскаленный" лед: подробности

Лед VII - одна из модификаций конденсированных фаз воды, образующаяся и сохраняющая устойчивость при высоком давлении. В этой модификации достигается одна из самый высоких плотностей упаковки: в структуре две правильные сетки, выстроенные из тетраэдров, вставленные одна в другую, при этом сохраняется система прямолинейных водородных связей. Лед VII впервые был получен в 30-х годах Перси Бриджменом (Percy Bridgman), одним из пионеров физики высоких давлений.

Образующаяся при плавлении обычного льда (лед I) вода занимает больший на 9% объем; лед VII ведет себя прямо противоположным образом.

Ученые из лабораторий Sandia использовали Z-машину для изучения превращений воды в экстремальных условиях. Z-машина предназначена для создания высоких температур и давлений, возникающих про протекании тока в 20 млн. ампер через область объемом в несколько кубических сантиметров.

Образующаяся в этом объеме плазма в магнитном поле сжимается в область меньше миллиметра в поперечнике и при практически мгновенном торможении ионов и электронов происходит взрывное выделение энергии (в виде рентгеновского излучения), приводящее к повышению температуры до нескольких миллионов градусов.

В эксперименте Z-машина создавала над тонкими (всего в 25 мкм) пленками воды давление 50-120 тыс. атмосфер в течение 100 наносекунд. Этого времени оказалось достаточно, чтобы прозрачная вода высшей степени очистки превратилась в непрозрачное вещество, в котором кристаллы льда присутствуют вместе с водой.

Ученые провели эксперименты при разных давлениях в указанном диапазоне и установили, что при 70 тыс. атмосфер и больше всегда образовывались прозрачные твердые пластинки льда.

Полученные данные, удивительные сами по себе, могут быть использованы для объяснения различных астрофизических явлений и теорий формирования планет. В частности, представление астрономов о состоянии воды на Нептуне может быть пересмотрено в ближайшее время.