Los científicos utilizaron rayos láser de alta potencia en el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía para simular los efectos del impacto de un meteorito en sílice, uno de los materiales más abundantes en la corteza terrestre. Observaron, por primera vez, su impactotransformación rápida en el mineral stishovita, una forma rara, extremadamente dura y densa de sílice.
Puede recoger trozos de stishovita en la escena de los impactos de meteoritos, como un cráter de meteorito de 50,000 años de antigüedad en Arizona que mide aproximadamente 3/4 de milla y 570 pies de profundidad. Una forma similar también existe naturalmente enlas presiones extremas del manto de la Tierra, a cientos de millas bajo tierra.
La velocidad de Stishovite
En el experimento de SLAC, los investigadores utilizaron láseres para crear una onda de choque en muestras de vidrio de sílice. El calor y la compresión de esta onda de choque hicieron que crecieran pequeños cristales, o "granos", de stishovita en solo unos pocos nanosegundos, omil millonésimas de segundo. Esta velocidad desafía las predicciones de que los cambios demoran decenas o incluso cientos de veces más.
"La belleza aquí es que la calidad de los datos nos permitió hacer una medición que nos da una visión completamente nueva del mecanismo de esta transformación", dijo Arianna Gleason, quien dirigió el experimento en la Fuente de Luz Coherente Linac LCLS de SLACLáser de rayos X, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE. El trabajo fue publicado en la edición del 4 de septiembre de Comunicaciones de la naturaleza .
"Es importante descubrir cómo se reorganizan los átomos en este material, y para nuestra gran sorpresa, lo que esperábamos que fuera un proceso más lento es realmente rápido", dijo Gleason, investigador postdoctoral en SLAC y la Universidad de Stanford en ese momentodel experimento de 2012 y ahora es becario postdoctoral en el Laboratorio Nacional de Los Alamos. "Eso no se sabía antes. LCLS nos dio acceso a esta escala de tiempo ultracorta combinada con la capacidad de generar una onda de choque, que es única".
Nueva percepción en Planetario, Ciencia de Materiales
La mejor comprensión brinda a los investigadores una nueva visión sobre las propiedades básicas de la sílice y otros materiales, y en última instancia podría conducir a modelos mejorados de formación y composición planetaria y nuevos enfoques para diseñar futuros materiales con una funcionalidad mejorada, como la resistencia.
En el experimento LCLS, los investigadores apuntaron dos pulsos de láser óptico al mismo punto en las muestras de sílice. Usaron pulsos de rayos X ultracortos y brillantes producidos por LCLS para explorar los efectos de choque resultantes en una escala temporal de femtosegundos y de un átomo-vista del ojo. Variaron el tiempo de llegada de los pulsos de rayos X para determinar la velocidad de la transformación del material.
Los experimentos anteriores, incluidos los experimentos de alta compresión que exprimían muestras entre diamantes, carecían de las escalas de tiempo ultrarrápidas y la resolución a nivel atómico posible gracias a los rayos X de LCLS.
Desde entonces, los investigadores han realizado experimentos de seguimiento que exploran otras propiedades de choque en este y otros materiales, incluidos metales y semiconductores muy utilizados en la industria.
"Realmente solo estamos rascando la superficie de poder visualizar las transformaciones durante la compresión de choque en tiempo real a través de instantáneas con LCLS, y al comprender los estados de los materiales en el interior de nuestro propio planeta y otros planetas", dijo Gleason.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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