Népszerű Technika, 1960 (9. évfolyam, 1-12. szám)
1960-01-01 / 1. szám
gásokhoz folyamodnak. A nagy nyomás előállítására szolgáló edényt például olyan folyadékba merítik, amely már maga is nagy hidrosztatikai nyomás alatt ál. Minthogy a folyékony és a légnemű elemek a nagy nyomás következtében megszittabbulnak, 100 ezer légkörnél nagyobb nyomás előállításához viszonylag képlékeny szilárd testeket (például ónt vagy irídiumot) használnak közvetítő közegként. Ilyen ötletes megoldások ellenére is a sztatikus módszer legfeljebb mintegy 500 ezer légkör előállítására alkalmas. Ötmillió légkör -ÜTKÖZÉSSEL Szovjet fizikusok, akik Zeldovics akadémikus kezdeményezésére már tíz éve kísérleteznek, a közelmúltban ötmillió légkör, az amerikai fizikusok régebbi »rekordjánál« tízszer nagyobb nyomást állítottak elő. Dinamikus módszerük lényege a páncéltörő lövedék becsapódásához hasonlítható — ilyenkor 500 ezer légkör nyomás jön létre. Az ötmillió légköri nyomást is nagysebességű ütközéssel érik el: egy 8 km/mp sebességre felgyorsított mozgó lemezt egy másik lemezhez ütköztetnek. Az így létrehozott nyomás azonban csak a másodperc tört részéig tart, az ütközés következtében ugyanis mindkét lemez szinte szétrobban. Ilyen rövid idő alatt kell tehát elvégezni a szükséges vizsgálatokat, hiszen a kísérlet célja az anyagok viselkedésének tanulmányozása. A szovjet fizikusok a céltárgyba különböző mélységű lyukakat fúrnak, amelyekbe szigetelt fémrudakat helyeznek el. A rudak közül néhány átnyúlik a céltárgyon, a többi azonban nem éri el a furat végét. Így a becsapódó lemez először a kinyúló rudakat érinti és a hozzájuk csatlakozó áramkört zárja, majd a következő érintkezőkhöz érve újabb áramköröket zár. A rúdsorok közötti távolságból és az érintkezések időpontjából azután kiszámítják a lemez ütközés előtti sebességét. Az ütközés helyéről lökéshullám indul el, ennek sebességét is vizsgálják. Minthogy a lökéshullám egyegy beljebb elhelyezkedő érintkező párhoz érve a céltárgy anyagrészecskéinek kimozdításával ismét áramkört zár, meghatározható, hogy milyen sebesen halad a céltárgy anyagában. Persze, a lökéshullám sebessége szorosan összefügg a céltárgy anyagának fizikai jellemzőivel; egyszerűen kiszámítható tehát az ütközés következtében összenyomódott anyag sűrűsége és a benne fellépő nyomás. Hasonlóan szellemes módszerekkel vizsgálják az anyagok kristályszerkezetét, vezetőképességét és egyéb tulajdonságait is. AZ ATOMOK ELFAJULÁSA Már az eddigiekből is következik, hogy nagy nyomások hatására jelentős változások állnak elő az anyagok szerkezetében. Térfogatuk például hirtelen csökken. A cérium térfogata 8 ezer légköri nyomásig szabályszerűen, az ismert fizikai összefüggések alapján könnyen kiszámítható mértékben változik. Magasabb nyomáson azonban ugrásszerűen, egyszerre 7 százalékkal csökken. A cézium »csak« 45 ezer légköri nyomásig viselkedik szabályszerűen, ezen túl már nem — térfogata egyszerre 17 százalékkal lesz kisebb. Mivel magyarázható ez a hirtelen változás? Tudjuk, az atomok magból és a körülötte úgynevezett héjakon keringő elektronokból állnak. Az egyes héjakon csak bizonyos számú elektron részére van hely: az elsőn 2, a másodikon 8, a harmadikon 18, a negyediken 32 elektron fér el. A legtöbb elemben azonban kevesebb elektron kering a héjakon; a kalcium atomjában például az első héjon 2, a másodikon 8, a harmadikon 8, a negyediken pedig 2 elektron kering, tehát a harmadik és a negyedik héj telítetlen. Nagy nyomás következtében előbb csak az atomok kerülnek egyre közelebb egymáshoz, ám, ha tovább fokozzuk a nyomást, a legkülső héjon keringő elektronok mintegy bepréselődnek a belső, telítetlen héjakra. A kalcium esetében például a legkülső, negyedik héjon keringő elektronok átugorhatnak a harmadik héjra, s így az atom térfogata hirtelen csökken. Ez a folyamat az atomok elfajulása, ami a különböző elemekben 50—120 ezer légkör nyomáson következik be. Nagy nyomások előállítása dinamikus módszerrel, így csapódnak egymáshoz a lemezek Nagy nyomáson megváltozik az elektronok megoszlása a kalcium-atom elektronhéjain; az elektronok könnyebben »elszabadulnak«, megnő tehát az anyag elektromos vezetőképessége A képen látható idom közönséges nyomáson húzásra elszakad (baloldalt), nagy nyomáson pedig elvékonyodik (jobboldalt) . A SZIGETELŐK VEZETŐKKÉ VÁLNAK Az atomok elfajulása egyéb változásokat is okoz, hiszen az elemnek kémiai tulajdonságait (például vegyértékét) a legkülső héjon keringő elektronok határozzák meg. Ha tehát a külső elektronokat belső pályára kényszerítjük, meg kell változnia az anyag kémiai jellegének is. A fizikusok valóban azt tapasztalták, hogy egyes elemek különböző nyomáson más és más vegyértéket vehetnek fel