Recorde mundial: Alcançada pressão de 1 terapascal

Redação do Site Inovação Tecnológica -  01/08/2016

Esquema do experimento e microfotografia dos diamantes nanocristalinos usados no experimento. [Imagem: Leonid Dubrovinsky/Natalia Dubrovinskaia]

Pressão estelar

Pesquisadores russos e alemães não apenas bateram o recorde mundial de maior pressão já produzida em laboratório, como superaram uma marca emblemática.

Ao gerar uma pressão de 1 trilhão de Pascals, Natalia Dubrovinskaia e Leonid Dubrovinsk, da Universidade de Bayreuth, abriram novas oportunidades de pesquisa em astrofísica, geofísica, ciências dos materiais e química do estado sólido.

A marca de 1 terapascal - um trilhão de Pascals - era considerada como uma "fronteira mágica" nesse campo, dizem os pesquisadores. Ela é três vezes maior do que a pressão existente no núcleo da Terra e duas vezes maior do que orecorde de pressão anterior, estabelecido em 2015 pela mesma equipe.

Acredita-se, por exemplo, que o hidrogênio seja metálico no interior das estrelas. Mas experimentos para demonstrar ou refutar essas e outras teorias precisam gerar pressões descomunais.

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Bigornas de diamante

Essas pressões descomunais são obtidas no interior de dispositivos conhecidos como bigornas de diamante.

A equipe sintetizou esferas de diamante nanocristalino, totalmente transparentes, cada uma com diâmetros entre 10 e 20 micrômetros. Usando um feixe de íons, eles cortaram essas esferas em duas, cada uma das quais foi instalada em um dos lados da bigorna de diamante - cada metade foi fixada sobre o diamante já existente na bigorna.

Usando um material de referência entre as duas metades, a equipe foi aumentando paulatinamente a pressão enquanto monitorava o que ocorria com a amostra por meios de raios X de alta energia, emitidos por uma fonte síncrotron.

O padrão de refração da amostra revelou que a pressão sofrida pelo material superou ligeiramente 1 terapascal.

Esse ganho de pressão, segundo a equipe, deve-se a que os dois hemisférios da esfera de diamante são posicionados com exatidão um frente ao outro, permitindo transferir pressões extremamente elevadas exercidas sobre eles pelos diamantes maiores da bigorna.

Pascal

O Pascal é uma unidade de pressão definida como um newton por metro quadrado (N/m²).

Por sua vez, o newton é uma unidade de força, definida como a força necessária para acelerar um quilograma de massa a 1 m/s² (metro por segundo ao quadrado).

Para comparação, a pressão atmosférica ao nível do mar equivale a 101.325 Pascals.

Bibliografia:

Terapascal Static Pressure Generation with Ultrahigh Yield Strength Nanodiamond,
Natalia Dubrovinskaia, Leonid Dubrovinsky, Natalia A. Solopova, Artem Abakumov, Stuart Turner, Michael Hanfland, Elena Bykova, Maxim Bykov, Clemens Prescher, Vitali B. Prakapenka, Sylvain Petitgirard, Irina Chuvashova, Biliana Gasharova, Yves-Laurent Mathis, Petr Ershov, Irina Snigireva, Anatoly Snigirev
Science Advances
Vol.: 2, no. 7, e1600341
DOI: 10.1126/sciadv.1600341