Olovo tvrdší než ocel

Řeknete si, že to není možné, protože každý ze školy ví, že olovo je měkký kov. Avšak vědcům se podařilo olovo rychle stlačit velmi výkonným laserem. Díky tomu se typicky měkké olovo stalo dvěstěpadesátkrát tvrdším než je tvrzená ocel. Rozdíl mezi silnými (tvrdými) a slabými (měkkými) materiály tkví v tom, jak se v nich atomy navzájem pohybují. Když jsou atomy uspořádány tak, že se vzájemně lehce pohybují, jako je tomu v případě olova, pak se jedná o materiál měkký a poddajný. Když se atomy nemohou navzájem snadno pohybovat, jako je tomu například v železe, materiál je tvrdý a pevný.

Andy Krieger a kol. z kalifornské Lawrence Livermore National Laboratory zkoumali vlastnosti olova tak, že jej v rychlých sekvencích podrobovali neobvykle vysokým tlakům. K experimentu použili laserů z National Ignition Facility (zařízení na zkoumání proveditelnosti termojaderné fúze pomocí laserů). Při aplikaci vysokých tlaků se rovněž uvolňuje teplo, takže výzkumníci museli navrhnout uspořádání, které umožnilo dosáhnout tlaky převyšující tlaky v zemské kůře, aniž došlo k tavení olova. Dosáhli toho použitím speciální zlaté trubky s vyšším bodem tání, do níž vložili vzorek olova. Na trubku namířili 160 laserových paprsků, čímž ji ohřáli asi na milion stupňů Celsia. Vzorek olova byl vystaven vysoké tlakové vlně. Současně byla měřena i pevnost olova pomocí paprsků X. Bylo zjištěno, že po několika málo desítkách nanosekund, kdy se v zařízení dosáhlo nejvyšších tlaků, stalo se olovo 250 × pevnějším. Výzkumníci mohli udržet olovo při tomto vysokém tlaku dosti dlouho, aby mohli provést měření, a to ještě dříve, než olovo explodovalo.

Experimenty umožňují nejenom pochopit chování materiálů za vysokých tlaků, jaké jsou třeba uvnitř planet, ale také pomohou například vyrobit ochranné štíty, které se po zasažení stanou pevnějšími. Andy Krygier k tomu poznamenal: „Navrhování nového pancéřování bojových letadel nebo tanků, případně dokonce satelitů, na které narážejí malé meteory, bude záviset na naší schopnosti porozumět dynamické pevnosti.“

Zdroj: New Scientist, 2019, č. 3257, s. 8