В лабораторных условиях была достигнута скорость нагрева в миллиард миллиардов градусов в секунду. Опыт с мощным импульсным лазером, пробивавшим крошечные отверстия в сапфире, выполнил Салиус Юодказис (Saulius Juodkazis) вместе с коллегами-физиками из университета Хоккайдо (Hokkaido University).
Сравнительно мощный лазерный луч экспериментаторы сосредотачивали на кусочках сапфира. Особенностью опыта был очень короткий импульс лазера — всего 200 фемтосекунд (фемто — это 10-15). За это время луч создавал в материале миниатюрную «шаровую молнию» — участок поперечником всего в несколько тысячных миллиметра. Но зато в этой области развивалась температура около полумиллиона градусов Кельвина и давление в 10 терапаскалей. Это 1013 паскалей, что в 20 раз выше, чем в ядре Земли.
Такое давление можно представить как две Великие пирамиды в Гизе, опирающиеся на площадку размером с компакт-диск.
«Вы имеете те же самые параметры в атомном взрыве», — говорит соавтор работы, физик Владимир Тихончук из университета Бордо (Université Bordeaux). Тихончук и помог вычислить эти параметры, основываясь на данных лазерного импульса и размерах следов, оставшихся от микровзрывов в сапфире. Это были каплевидные выемки, окружающие пробитые лучом отверстия — часть материала разлетелась прочь.
Собственно, главная задача эксперимента заключалась в том, чтобы за эти фемтосекунды успеть сильно нагреть плазму в точке сосредоточения луча, прежде, чем она разлетится прочь.
Тихончук говорит, что подобные скорости нагрева, вероятно, могли быть достигнуты и в некоторых прежних экспериментах, в которых также импульсные лазеры сверлили отверстия в материалах.
Но никто, фактически, ранее не вычислял температуры и давления, развиваемые в таких ситуациях. К тому же, по словам учёного, вероятнее всего, данный опыт превзошёл все предыдущие, так как «мы укоротили импульс к намного меньшему времени... так что скорость „поставки“ энергии на участок материала была очень велика».
Таким образом, скорость нагрева сапфира в момент прожига отверстия составила рекордные 1018 градусов в секунду.
Успех показывает, что учёные могут теперь моделировать условия в ядрах планет или, возможно, даже инициировать реакции ядерного синтеза, используя обычный настольный лазер.
Надо сказать, что ранее физики достигали и больших давлений при разогреве материала лазером, и намного большей температуры плазмы (при испарении проволоки за счёт огромного импульса пропущенного через неё тока). Но и в том, и в другом случае, как подчёркивают авторы нового опыта, применялись очень сложные, дорогие и гигантские установки.
Из других физических рекордов стоит вспомнить максимальное ускорение, достигнутое для твёрдого тела (хотя и небольшого) — в 10 миллиардов g.
