Впервые в мире российские ученые исследовали свойства твердого углекислого газа при сверхвысоком давлении, равном и превышающем давление внутри ядра Земли, в рамках научной программы Национального центра физики и математики (НЦФМ) по направлению «Исследования в сильных и сверхсильных магнитных полях» при поддержке Госкорпорации «Росатом».
Углекислый газ играет важную роль в физико-химических процессах в земной коре, которые в том числе связаны с сейсмическими явлениями: землетрясениями, извержениями вулканов, внезапными выбросами пород и газа из горных массивов и так далее. Исследования свойств газов при экстремальных условиях важны для понимания процессов в недрах не только Земли, но и других планет.
«В рамках Научной программы НЦФМ уже получен целый ряд результатов мирового уровня. Например, впервые в мире экспериментально построена изоэнтропа (в координатах „давление — плотность“) углекислоты в диапазоне давлений от 1 до более 5 Мбар. Не имеющий мировых аналогов взрывомагнитный генератор сверхсильных (до 1000 Тл) магнитных полей МК-1 в специальной комплектации обеспечивает в исследуемых веществах давления мегабарного диапазона, реализуемые в недрах земной коры и планет-гигантов. Результаты исследований свойств веществ при таких давлениях крайне важны для планетарной физики», —
отметил член-корреспондент РАН Виктор Селемир, заместитель научного руководителя РФЯЦ — ВНИИЭФ по электрофизическому направлению, председатель направления НЦФМ.
Ученые достигли более чем четырехкратного сжатия твердого углекислого газа при давлении до 5 Мбар с использованием специального устройства на основе российского взрывомагнитного генератора сверхсильных магнитных полей МК-1 по научной программе НЦФМ. Ранее в экспериментах ученые сжимали твердую углекислоту до 1 Мбар. В природе давление на поверхности ядра Земли близко к 1 Мбар, в центре Земли — к 3,5 Мбар.
На графике исследователей видно, как отличаются экспериментальные данные от расчетов того, как растет плотность твердого углекислого газа при сверхвысоком давлении — от 1 до 5 Мбар. Эти данные показывают реальное поведение сжимаемости и электропроводности углекислоты при сверхвысоких давлениях, близких к давлениям внутри ядра Земли, и позволяют строить широкодиапазонное уравнение состояния вещества более надежно.
Национальный центр физики и математики (НЦФМ) открыл набор на II Всероссийскую школу для студентов и молодых ученых по проблемам исследований в сильных и сверхсильных магнитных полях, которая пройдет с 21 по 24 мая 2024 года в Сарове (Нижегородская область) при поддержке Госкорпорации «Росатом» и Научно-производственного центра физики РФЯЦ — ВНИИЭФ в рамках Десятилетия науки и технологий в России. Студенты старших курсов, аспиранты и молодые исследователи, специализирующиеся на данной тематике, могут подать заявки на участие в школе до 17 марта на сайте.
Справка
Национальный центр физики и математики (НЦФМ) является флагманским проектом Десятилетия науки и технологий. В Сарове (Нижегородская обл.), на территории НЦФМ возводится комплекс из научно-исследовательских корпусов, передовых лабораторий и установок класса «миди-сайенс» и «мегасайенс» с целью получения новых научных результатов мирового уровня, подготовки ученых высшей квалификации, воспитания новых научно-технологических лидеров, укрепления кадрового потенциала предприятий Госкорпорации «Росатом» и ключевых научных организаций России.
Образовательной частью Национального центра стал филиал Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова — МГУ Саров. Учредители НЦФМ — Госкорпорация «Росатом», МГУ им. М. В. Ломоносова, Российская академия наук, Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, РФЯЦ — ВНИИЭФ, НИЦ «Курчатовский институт» и ОИЯИ.