la fisica delle alte pressioni: dal cuore dei pianeti ai nuovi materiali sandro scandolo ictp, 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

CO2 SiO2 Le simulazioni predicono che forme superdure di CO2 possono essere prodotte da CO2 molecolare (ghiaccio secco), applicando pressioni molto elevate S. Serra, C. Cavazzoni, G. Chiarotti, S. Scandolo, E. Tosatti, Science 284, 788 (1999)

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

Diamanti artificiali Vetro superduro

The two-stage gas gun (Livermore National Labs)

Cella a diamante

ihdy/dt = Hy

Los Alamos, 1944 S. Ulam R. Feynman J. Von Neumann

Walter Kohn La teoria del funzionale densita’ L’energia di un sistema e’ un funzionale unico E[r(x)] della densita’ r(x) Walter Kohn Premio Nobel per la Chimica 1998 “per lo sviluppo della 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? Metano compresso a un milione di atmosfere Metano compresso e riscaldato a 4000 gradi F. Ancilotto et al., Science 275, 1288 (1997)

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

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Il cuore di Giove in laboratorio S. T. Weir, A. C. Mitchell, and W. J. Nellis, "Metallization of Fluid Molecular Hydrogen," Physical Review Letters 76, 1860 (1996).

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 suo immagazinamento)

La struttura interna della Terra http://it.wikipedia.org

Quanto e’ caldo il centro della Terra? 5400 oC x 1000000000000000 Ferro liquido Ferro solido

D. Stevenson, Nature 423, 239 (2003)

S. Scandolo and R. Jeanloz Al centro dei pianeti Le Scienze (Agosto 2004) S. Scandolo and R. Jeanloz The Centers of Planets American Scientist 91, 516 (Nov-Dec 2003) S. Scandolo, G.L. Chiarotti, E. Tosatti Diamonds in the sky? Physics World, October 2000, p. 31-36 scandolo@ictp.it