O diamante é tradicionalmente considerado o material natural mais duro da Terra e é frequentemente percebido como algo que nunca derrete. No entanto, sob condições extremas, ele ainda está sujeito à fusão. Cientistas realizaram recentemente um novo experimento a laser que permitiu obter os dados mais precisos sobre o ponto de fusão do diamante, e os resultados foram bastante surpreendentes.
Estudos anteriores indicavam uma temperatura superior à real em 1300 graus Fahrenheit, o que representava um erro de cerca de 20 por cento. A nova medição está de acordo com modelos teóricos e ajuda a resolver um problema antigo que existia há duas décadas. Esta descoberta pode desempenhar um papel importante na compreensão dos processos de fusão nuclear para energia, bem como da estrutura interna de planetas gigantes, como Urano e Netuno.
Os cientistas direcionaram raios ultravioleta potentes para pequenas placas de diamante sintético. As ondas de choque formadas por esses raios foram tão fortes que o diamante adquiriu um brilho semelhante ao de um espelho, passando de um estado transparente. A mudança brusca no brilho serviu como indicador da fusão do diamante. Os pesquisadores determinaram a temperatura medindo a reflexão e o brilho do diamante.
Segundo Marius Milot, cientista do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, eles comprimiram amostras de diamante em temperaturas superiores à superfície do Sol e sob pressão maior do que nos núcleos de Netuno e Urano. Apesar disso, conseguiram medir a densidade, a temperatura e a refletividade óptica da estrutura atômica.
Além disso, a difração de raios X mostrou que o diamante não passou por nenhuma outra forma sólida antes da fusão. Isso se deve ao fato de que a reorganização dos átomos requer muita energia.
A diferença entre os experimentos anteriores e os modelos teóricos era de 2240 graus Fahrenheit, e os cientistas tentaram explicar essa discrepância durante duas décadas. O novo experimento provou que a temperatura real de fusão do diamante é significativamente menor do que a suposta. O diamante foi encontrado na forma de carbono líquido sob pressões de 660 a 1060 gigapascais e a uma temperatura de 6727 graus Celsius.
À medida que a pressão aumenta, a proporção de conversão de diamante em carbono líquido aumenta. O carbono líquido é uma substância incomum: comporta-se como um metal, conduzindo eletricidade, e ao mesmo tempo é mais denso que o próprio diamante. Se pudesse ser colocado em uma xícara, um pedaço de diamante sólido poderia flutuar nele, como um cubo de gelo.
Esses dados são extremamente importantes para pesquisas de fusão nuclear, pois a fusão é o processo que alimenta as estrelas e é uma fonte potencial de energia futura. Em muitos experimentos, cápsulas de diamante são aquecidas e comprimidas a laser para introduzir deutério e trítio sob pressões superiores a 30 petapascal e temperaturas superiores a 100 milhões de graus Celsius.
O conhecimento preciso da temperatura permitirá tornar os modelos mais confiáveis e melhorar os resultados dos experimentos de fusão nuclear. Da mesma forma, isso ajudará a entender melhor a hipótese de chuva de diamantes e oceanos de carbono líquido dentro de gigantes gasosos gelados, como Urano e Netuno. Os pesquisadores acreditam que as ondas de choque podem, às vezes, transformar o diamante em outra forma sólida, e entender isso é fundamental para os experimentos de fusão. O conhecimento do comportamento das substâncias nessas condições extremas abrirá novos horizontes não apenas em pesquisas de energia, mas também em astronomia e física de materiais.