Uma equipe internacional de cientistas, liderada por físicos do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL), nos Estados Unidos, conseguiu acompanhar em tempo real o processo de fusão de diamantes submetidos a condições extremas de pressão e temperatura. O resultado, publicado na revista Nature Physics, surpreendeu os pesquisadores.
Contrariando previsões teóricas, o diamante manteve sua estrutura cristalina característica até o momento exato em que começou a derreter, mesmo quando submetido a pressões que se aproximavam de um terapascal (TPa), unidade equivalente a um milhão de atmosferas.
Os modelos computacionais baseados em física quântica indicavam que, sob tamanha pressão, o carbono deveria passar por uma transição de fase, assumindo uma estrutura cristalina diferente, conhecida como BC8. No entanto, não foram encontradas evidências dessa transformação antes da fusão.
Para realizar a descoberta, os cientistas submeteram diamantes microcristalinos a ondas de choque que duraram apenas alguns nanossegundos. Durante o experimento, técnicas avançadas como difração de raios X, pirometria e velocimetria foram empregadas para monitorar alterações na estrutura do material e em suas propriedades físicas ao longo do processo.
Os dados obtidos indicaram que o derretimento do diamante ocorreu em uma temperatura próxima a 7.300 kelvin, o que equivale a cerca de 7.027 graus Celsius, sob pressões que beiravam um terapascal. Outra observação interessante foi uma ligeira queda no ponto de fusão, à medida que a pressão aumentava na faixa analisada.
Esse comportamento ajuda a resolver um antigo debate na comunidade científica: a diferença entre os resultados experimentais e as simulações teóricas sobre o comportamento do carbono em condições extremas. A nova pesquisa aproxima esses dados, mostrando que o diamante é mais resistente do que se pensava.
A explicação para a ausência da fase BC8 pode estar na força das ligações atômicas do carbono. Como a compressão ocorre em uma escala de tempo extremamente curta, da ordem de nanossegundos, os átomos não teriam tempo suficiente para se reorganizar em uma nova estrutura cristalina.
O estudo tem implicações importantes para a compreensão do interior de planetas, incluindo gigantes gasosos e exoplanetas, onde pressões tão elevadas estão presentes. Conhecer melhor o comportamento do carbono nesses ambientes contribui para modelos mais precisos sobre a composição e evolução planetária.
Além disso, os resultados podem beneficiar pesquisas na área de fusão nuclear por confinamento inercial. Nessa técnica, cápsulas de diamante são comprimidas por lasers para gerar reações de fusão, e entender a fusão do material pode ajudar a melhorar as simulações e aumentar o ganho de energia nesses experimentos.
Fonte: Metrópoles
