Wysokie ciśnienie

Percy Williams Bridgman otrzymał w 1946 r. Nagrodę Nobla za postęp w tej dziedzinie fizyki o kilka magnitud ciśnienia (od 400 MPa do 40 000 MPa). Lista ojców założycieli tej dziedziny obejmuje również nazwiska Harry George Drickamer, Tracy Hall, Francis P. Bundy, Leonid F. Vereschagin i Sergey M. Stishov.

To przez zastosowanie wysokiego ciśnienia, jak również wysokiej temperatury do węgla, że człowiek po raz pierwszy wyprodukowane diamenty, jak również wiele innych ciekawych odkryć. Prawie każdy materiał poddany działaniu wysokiego ciśnienia zagęszcza się do bardziej zwartej formy, na przykład kwarc, zwany również krzemionką lub dwutlenkiem krzemu, najpierw przyjmuje bardziej zwartą formę znaną jako coesite, a następnie, po zastosowaniu jeszcze wyższego ciśnienia, tworzy stishovite. Te dwie formy krzemionki zostały po raz pierwszy odkryte przez eksperymentatorów wysokiego ciśnienia, ale następnie znalezione w naturze w miejscu uderzenia meteoru.

Wiązanie chemiczne prawdopodobnie zmieni się pod wysokim ciśnieniem, kiedy termin P*V w energii swobodnej staje się porównywalny z energiami typowych wiązań chemicznych – tj. przy około 100 GPa. Do najbardziej uderzających zmian należy metalizacja tlenu przy 96 GPa (czyniąc z tlenu nadprzewodnik) oraz przejście sodu z metalu o prawie wolnym elektronie w przezroczysty izolator przy ~200 GPa. Przy ostatecznie wysokiej kompresji, jednak, wszystkie materiały będą metalizować.

Wysokociśnieniowe eksperymenty doprowadziły do odkrycia typów minerałów, które uważa się, że istnieją w głębokim płaszczu Ziemi, takich jak krzemianowy perowskit, który uważa się, że stanowi połowę masy Ziemi, i post-perowskit, który występuje na granicy rdzeń-mantyl i wyjaśnia wiele anomalii stwierdzonych dla tego regionu.

„Punkty orientacyjne” ciśnienia: typowe ciśnienia osiągane przez prasy o dużej objętości wynoszą do 30-40 GPa, ciśnienia, które mogą być generowane wewnątrz komórek kowadeł diamentowych wynoszą ~1000 GPa, ciśnienie w centrum Ziemi wynosi 364 GPa, a najwyższe ciśnienia kiedykolwiek osiągnięte w falach uderzeniowych wynoszą ponad 100 000 GPa.

.