Nagynyomás

Percy Williams Bridgman 1946-ban Nobel-díjat kapott a fizika ezen területének több nagyságrenddel (400 MPa-tól 40 000 MPa-ig) való előrehaladásáért. A terület alapító atyáinak listáján Harry George Drickamer, Tracy Hall, Francis P. Bundy, Leonid F. Vereschagin és Sergey M. Stishov neve is szerepel.

A szén nagy nyomás, valamint magas hőmérséklet alkalmazása révén állították elő először az ember által készített gyémántokat, valamint számos más érdekes felfedezést. Szinte minden anyag, ha nagy nyomásnak teszik ki, sűrűbb formába tömörül, például a kvarc, más néven szilícium-dioxid vagy szilícium-dioxid először egy sűrűbb formát vesz fel, amelyet coezitnek neveznek, majd még nagyobb nyomás hatására sztishovitot képez. A szilícium-dioxid e két formáját először nagynyomású kísérletezők fedezték fel, majd a természetben egy meteorbecsapódás helyén találták meg.

A kémiai kötések nagy nyomás alatt valószínűleg megváltoznak, amikor a P*V kifejezés a szabad energiában a tipikus kémiai kötések energiáihoz hasonlóvá válik – azaz 100 GPa körül. A legszembetűnőbb változások közé tartozik az oxigén 96 GPa-nál történő metálissá válása (ami az oxigént szupravezetővé teszi), és a nátrium közel szabadelektronos fémből átlátszó szigetelővé válása ~200 GPa-nál. Végső soron nagy nyomáson azonban minden anyag metálissá válik.

A nagynyomású kísérletek olyan ásványtípusok felfedezéséhez vezettek, amelyekről úgy gondolják, hogy a Föld mély köpenyében léteznek, mint például a szilikátos perovszkit, amelyről úgy gondolják, hogy a Föld tömegének felét alkotja, és a poszt-perovszkit, amely a mag-köpeny határon fordul elő, és számos, erre a régióra feltételezett anomáliát magyaráz.

Nyomás “mérföldkövek”: a nagy térfogatú présgépek által elért tipikus nyomás akár 30-40 GPa, a gyémánt üllőcellákban előállítható nyomás ~1000 GPa, a Föld középpontjában a nyomás 364 GPa, a lökéshullámokban valaha elért legnagyobb nyomás pedig több mint 100 000 GPa.