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

la fisica delle alte pressioni: dal cuore dei pianeti ai nuovi materiali

sandro scandoloictp, 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

SiO2CO2

S. Serra, C. Cavazzoni, G. Chiarotti, S. Scandolo, E. Tosatti, Science 284, 788 (1999)

Le simulazioni predicono che forme superdure di CO2 possono essere prodotte da CO2 molecolare (ghiaccio secco), applicando pressioni molto elevate

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

Diamantiartificiali

Vetro superduro

The two-stage gas gun (Livermore National Labs)

Cella a diamante

ihddt = H

S. Ulam R. Feynman J. Von Neumann

Los Alamos, 1944

Walter KohnPremio Nobel per la Chimica 1998“per lo sviluppo della teoria del funzionale densita’ “

L’energia di un sistema e’ unfunzionale unico E[(x)] della

densita’ (x)

La 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?

F. Ancilotto et al., Science 275, 1288 (1997)

Metano compresso a un milione di atmosfere

Metano compresso e riscaldato a 4000 gradi

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

?

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

Il cuore di Giove in laboratorio

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 suoimmagazinamento)

http://it.wikipedia.org

La struttura interna della Terra

Quanto e’ caldo il centro della Terra?

x 1000000000000000

Ferro liquido

Ferro solido

5400 oC

D. Stevenson, Nature 423, 239 (2003)

S. Scandolo and R. JeanlozThe Centers of Planets American Scientist 91, 516 (Nov-Dec 2003)

S. Scandolo, G.L. Chiarotti, E. TosattiDiamonds in the sky? Physics World, October 2000, p. 31-36

S. Scandolo and R. JeanlozAl centro dei pianeti Le Scienze (Agosto 2004)

scandolo@ictp.it