Um grupo de cientistas dos Estados Unidos alcançou um feito inédito ao monitorar o processo de fusão de diamantes submetidos a condições de pressão e temperatura extremas. O resultado surpreendeu a equipe: a estrutura cristalina do material permaneceu intacta até o momento da liquefação, mesmo quando a pressão se aproximava de um terapascal (TPa), equivalente a um milhão de vezes a pressão atmosférica terrestre.
A observação contraria modelos teóricos que previam uma transformação estrutural do carbono para uma fase distinta, denominada BC8, antes do ponto de fusão. A pesquisa, conduzida por físicos do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL), foi publicada na revista Nature Physics em 13 de agosto.
Para realizar o experimento, os pesquisadores utilizaram microcristais de diamante submetidos a ondas de choque extremamente rápidas, com duração de apenas alguns nanossegundos. Durante esse breve intervalo, equipamentos de difração de raios X, pirometria e velocimetria registraram em tempo real as alterações estruturais e térmicas sofridas pelo material.
Os dados coletados indicaram que o diamante começou a derreter a aproximadamente 7.300 kelvin (cerca de 7.027 graus Celsius), sob pressões próximas de 1 TPa. Um detalhe curioso observado foi uma ligeira queda na temperatura de fusão à medida que a pressão aumentava na faixa estudada, um comportamento que ainda desafia explicações completas.
O que mais intrigou a equipe foi a ausência da transição para a fase BC8, prevista há décadas por cálculos de física quântica. Acredita-se que essa estrutura termodinamicamente estável poderia existir sob pressões elevadíssimas, mas as compressões ultrarrápidas aplicadas no experimento não permitiram que os átomos de carbono se reorganizassem a tempo antes de o material atingir a fusão.
A força das ligações covalentes entre os átomos de carbono é apontada como a principal barreira para essa reorganização. Em condições normais, o diamante é extremamente rígido, e mudanças estruturais exigem energia e tempo que não estão disponíveis em impactos de nanossegundos.
Os novos dados também ajudam a aproximar os resultados experimentais das simulações computacionais, reduzindo divergências históricas entre teoria e prática. Isso é essencial para refinarmos os modelos que descrevem o comportamento da matéria em ambientes extremos, como os encontrados nos núcleos de planetas gigantes ou em anãs brancas.
A compreensão detalhada do ponto de fusão do diamante sob alta pressão tem implicações diretas na astrofísica, auxiliando na construção de modelos mais precisos sobre a composição e a evolução de exoplanetas. Materiais submetidos a pressões colossais, como o carbono, podem ajudar a explicar a formação de campos magnéticos e a dinâmica interna desses corpos celestes.
Além do campo planetário, essa pesquisa também pode contribuir para a área de fusão nuclear por confinamento inercial, onde cápsulas de diamante são comprimidas por lasers de alta potência. Com um conhecimento mais refinado da fusão do material, os cientistas conseguem simular com maior fidelidade o comportamento das cápsulas e otimizar a busca por ganho de energia.
O estudo, portanto, não só elucida um mistério fundamental sobre o carbono, mas abre novas possibilidades tecnológicas e científicas, desde a exploração espacial até a viabilização de fontes de energia limpa. A colaboração entre laboratórios de ponta e a combinação de técnicas avançadas prometem ainda mais descobertas sobre os limites da matéria.
Fonte: Metrópoles
