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la fisica delle alte pressioni: dal cuore dei pianeti ai nuovi materiali
sandro scandoloictp, trieste
Scandolo & Jeanloz, American Scientist (Novembre 2003) e Le Scienze (Agosto 2004)
Percy Bridgman (1882-1962), Premio Nobel per la Fisica 1946
Pressione max 100000 atm
Diamante Grafite
1955:I primi diamanti artificiali
General Electric press
SiO2CO2
S. Serra, C. Cavazzoni, G. Chiarotti, S. Scandolo, E. Tosatti, Science 284, 788 (1999)
Le simulazioni predicono che forme superdure di CO2 possono essere prodotte da CO2 molecolare (ghiaccio secco), applicando pressioni molto elevate
Struttura atomica molto simile a quella del vetro
Generata comprimendo ghiaccio secco (cristalli di CO2 molecolare) a pressioni di circa 50 GPa
Ritorna ghiaccio secco se la pressione viene rilasciata
Ha una “durezza” paragonabile al vetro, ma potrebbe resistere a temperature molto piu’ alte
Diamantiartificiali
Vetro superduro
The two-stage gas gun (Livermore National Labs)
Cella a diamante
ihddt = H
S. Ulam R. Feynman J. Von Neumann
Los Alamos, 1944
Walter KohnPremio Nobel per la Chimica 1998“per lo sviluppo della teoria del funzionale densita’ “
L’energia di un sistema e’ unfunzionale unico E[(x)] della
densita’ (x)
La teoria del funzionale densita’
H2O+CH4+NH3
Marvin Ross, “Diamonds in the sky”Nature (1981)
Il metano pareva dissociare se sottoposto ad onde d’urto molto intense
Il metano si trasforma in catene piu’ lunghe… e forse in diamanti?
F. Ancilotto et al., Science 275, 1288 (1997)
Metano compresso a un milione di atmosfere
Metano compresso e riscaldato a 4000 gradi
BPM 37093: una nana bianca “spenta” trasformatasi in un gigantesco diamante!
Diametro: 4000 Km
Scoperta nel 2004
• A che profondita’ l’idrogeno diventa metallico?
• Quanto conduce l’idrogeno metallico?
E. Wigner and H.B. Huntington“On the possibility of a metallic modification of hydrogen”
J. Chem. Phys. 3, 764 (1935)
Hemley and Mao, Rev Mod Phys
?
S. T. Weir, A. C. Mitchell, and W. J. Nellis, "Metallization of Fluid Molecular Hydrogen," Physical Review Letters 76, 1860 (1996).
Il cuore di Giove in laboratorio
L’idrogeno metallico puo’ diventare superconduttore?(calcoli teorici predicono di si’, con Tc~ temperatura ambiente!)
Saremo capaci di recuperarlo a pressione ambiente?(in caso positivo, avremmo risolto il problema energetico del suoimmagazinamento)
http://it.wikipedia.org
La struttura interna della Terra
Quanto e’ caldo il centro della Terra?
x 1000000000000000
Ferro liquido
Ferro solido
5400 oC
D. Stevenson, Nature 423, 239 (2003)
S. Scandolo and R. JeanlozThe Centers of Planets American Scientist 91, 516 (Nov-Dec 2003)
S. Scandolo, G.L. Chiarotti, E. TosattiDiamonds in the sky? Physics World, October 2000, p. 31-36
S. Scandolo and R. JeanlozAl centro dei pianeti Le Scienze (Agosto 2004)