В науке и технике изучение высокого давления изучает его влияние на материалы, а также проектирование и конструкцию устройств, таких как ячейка с алмазной наковальней , которая может создавать высокое давление . Высокое давление обычно означает давление, в тысячи (килобар ) или миллионы (мегабар) раз превышающее атмосферное давление (около 1 бар или 100 000 Па).
Перси Уильямс Бриджмен получил Нобелевскую премию в 1946 году за развитие этой области физики на две величины давления (от 400 МПа до 40 ГПа). В список отцов-основателей этой области входят также имена Гарри Джорджа Дрикамера , Трейси Холла , Фрэнсиса П. Банди , Леонида Ф. Верещагина и Сергея М. Стишова .
Именно путем воздействия на углерод высокого давления и высокой температуры были впервые получены искусственные алмазы , наряду со многими другими интересными открытиями. Практически любой материал под воздействием высокого давления уплотняется в более плотную форму, например, кварц (также называемый диоксидом кремния или диоксидом кремния ) сначала принимает более плотную форму, известную как коэсит , а затем при приложении еще более высокого давления образует стишовит . Эти две формы кремнезема были впервые обнаружены экспериментаторами высокого давления, но затем обнаружены в природе на месте падения метеорита.
Химическая связь, вероятно, изменится под высоким давлением, когда член P*V в свободной энергии станет сравнимым с энергиями типичных химических связей – т.е. около 100 ГПа. Среди наиболее ярких изменений — металлизация кислорода при давлении 96 ГПа (превращение кислорода в сверхпроводник) и переход натрия из металла с почти свободными электронами в прозрачный изолятор при ~ 200 ГПа. Однако при максимально высоком сжатии все материалы металлизируются . [1]
Эксперименты под высоким давлением привели к открытию типов минералов, которые, как полагают, существуют в глубокой мантии Земли, таких как силикатный перовскит , который, как полагают, составляет половину массы Земли, и постперовскит , который происходит на границе ядра и мантии и объясняет многие аномалии, выявленные для этого региона. [ нужна цитата ]
«Ориентиры» давления: типичные давления, достигаемые прессами большого объема, составляют до 30–40 ГПа, давления, которые могут быть созданы внутри ячеек с алмазными наковальнями , ~1000 ГПа, [2] давление в центре Земли — 364 ГПа, Самое высокое давление, когда-либо достигнутое при ударных волнах, превышает 100 000 ГПа. [3]