تكوين شكل جديد تمامًا من الذهب. تحت الظروف القصوى، يعيد الذهب تشكيل ذراته ويشكل بنية غير معروفة مسبقًا. وعندما زودت الضغوط إلى ما يماثل تلك الموجودة عند مركز الأرض؛ ازداد الذهب غرابة، مما أدى إلى تكوين شكل جديد تمامًا من الذهب. يعد هذا الاكتشاف نتاج دراسة جديدة قام بها باحثون من مختبر لورنس ليفرمور الوطني Lawrence Livermore National Laboratory LLNL ومؤسسة كارنيجي للعلوم Carnegie Institution for Science؛ فهم طبقوا خيمياء القرن الحادي والعشرين في مختبر أرجون الوطني – Argonne National Laboratory في إلينوي – Illinois.
باستخدام ليزر عالي الطاقة، سخنوا الذهب إلى درجات حرارة قصوى وطبقوا ضغوطًا عالية مماثلة لتلك الموجودة عند مركز الأرض.
وبشكل أكثر تحديدًا، وضعوا قطعة صغيرة من المطاط أمام كتلة من الذهب ثم أطلقوا أشعة ليزر عالي الطاقة عبر المطاط، وقال في ذلك المؤلف الرئيسي ريتشارد بريغز – Richard Briggs وهو عالم بحوث ما بعد الدكتواره في LLNL: «وذلك يتسبب مبدئيًا بانفجار يرسل المطاط باتجاه وموجات الاصطدام باتجاه معاكس».
ضربت موجات الاصطدام تلك الكتلة الذهبية وتسببت بانضغاطها وتسخينها بسرعة هائلة، خلال نانو ثانية (والنانو ثانية هو جزء من مليار من الثانية). ثم وجهوا الأشعة السينية إلى الذهب، واكتشفوا أين ارتدت الأشعة السينية وذلك لمعرفة بنية الذهب.
هذه هي «المرة الأولى على الإطلاق التي نتمكن فيها من الوصول إلى هكذا ظروف ذات ضغط عالي ودرجات حرارة مرتفعة والنظر إليها في الوقت ذاته باستخدام الأشعة السينية»، كما أخبر بريغز لايف ساينس – Live Science. ما رأوه كان «بالتأكيد مفاجأة».
عادةً ما يشكل الذهب بنية بلورية يسميها علماء المواد المكعب محوري الوجه face-centered cubic – fcc. تخيل مكعبًا مثل النرد.
قال بريغز إن الذرات ستتموضع على كل زاوية وفي كل وجه. وأضاف بريغز أن معظم التجارب التي أجريت على الذهب تضمنت ضغطه ببطء وعند درجة حرارة الغرفة. ونظرًا لأنه يشكِّل بثبات هذه البنية أو المكعب محوري الوجه، فقد استخدم الذهب «معيارًا» في تجارب الضغط العالي لحساب الضغط. لكن عندما قام بريغز وفريقه بضغط الذهب بسرعة عند درجات حرارة عالية، شكل ما يسمى الهيكل المكعب المتمركز حول الجسم body-centered cubic (bcc) structure.
وقال إن هذا الهيكل الأكثر انفتاحًا يجمع الذرات في الفضاء بطريقة أقل كفاءة؛ ما يعني أن الذهب لا يفضل أن يكون بهذه الهيئة. فإذا تخيلنا النرد مرة أخرى، فسيكون الأمر كما لو أن الذرات تتموضع في كل زاوية، مع ذرة واحدة فقط في المنتصف.
وقال بريغز الاكتشاف القائل بأن الذهب يمكن أن يشكل هذه البنية الجديدة قد يغير الطريقة التي يستخدم بها العلماء العنصر معيارًا في تجارب الضغط العالي.
وقال الباحثون في بيان إن الفريق وجد أن بنية الذهب بدأت تتغير من fcc إلى bcc عند ما يقارب الضغط 220 جيجا باسكال – gigapascals GPa، أي ما يعادل 2.2 مليون مرة من الضغط الجوي لكوكبنا. علاوةً على ذلك، عندما ضغط الباحثون الذهب فوق 250 GPa لضغوط مكافئة لتلك الموجودة في مركز الأرض (حوالي 330 GPa)؛ ذاب الذهب.
نشرت هذه النتائج بتاريخ 24 تموز في مجلة فيزيكال ريفيو ليترز – Physical Review Letters.
اقرأ أيضا:
ارتباط الحمض النووي للخلايا السرطانية بالذهب قد يقودنا إلى اختبار جديد للكشف عن السرطان
ترجمة: رولان جعفر
تدقيق: جعفر الجزيري
