Auch ein Diamant schmilzt irgendwann, allerdings unter sehr besonderen Bedingungen.
Diamant ist eine kristalline Form des Kohlenstoffs. Seine Atome sind in einem besonders widerstandsfähigen Gitter angeordnet. Bei gewöhnlichem Druck reicht Erhitzen nicht aus, um eine Pfütze aus flüssigem Diamant zu erhalten. Experimente unter sehr hohem Druck ermöglichen daher die Untersuchung eines Verhaltens, das in unserer alltäglichen Umgebung nicht zu beobachten ist.
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Forschende des Lawrence Livermore National Laboratory setzten starke Laserpulse ein. Diese erzeugten Stoßwellen, die einige milliardstel Sekunden lang durch winzige Diamantproben liefen. Der Druck näherte sich dabei 1 Terapascal – fast dem Zehnmillionenfachen des atmosphärischen Drucks auf Meereshöhe.
Die Forschenden verfolgten gleichzeitig die Temperatur, die Geschwindigkeit der Stoßwelle und die Struktur des Materials mithilfe von Röntgenstrahlen. Bei etwa 7.300 K, also etwas mehr als 7.000 °C, verändern sich mehrere Messwerte gleichzeitig. Insbesondere nimmt das Signal der Kristallstruktur ab, was darauf hindeutet, dass der Diamant beginnt, seine feste Ordnung zu verlieren.
Berechnungen sagten voraus, dass der Kohlenstoff bei sehr hohem Druck eine andere kristalline Struktur namens BC8 annehmen könnte. Die Messungen zeigen diese Umwandlung unter den getesteten Bedingungen jedoch nicht. Die Diamantstruktur bleibt bis ungefähr 1 Terapascal bestehen.
Diese Messungen sind insbesondere für die Untersuchung des Inneren von Planeten von Interesse. Einige sehr kohlenstoffreiche Planeten könnten Drücke erreichen, bei denen sich der Kohlenstoff strukturell verändert oder flüssig wird. Die Grenzen der Stabilität von Diamant genau zu kennen, hilft daher, die mögliche Zusammensetzung und Entwicklung ihrer tiefen Schichten zu berechnen.
Auch die Trägheitsfusion ist davon betroffen. Bei einigen Experimenten wird Diamant um eine kleine Brennstoffkapsel verwendet, die durch Laser komprimiert wird.
Die Experimente liefern nun eine direkte Referenz für Drücke nahe 1 Terapascal. Sie bestimmen jedoch noch nicht das gesamte Phasendiagramm des Kohlenstoffs bei noch höheren Drücken. Weitere Messungen müssen klären, wie lange Diamant vorübergehend fest bleiben kann, bevor andere Strukturen oder der flüssige Zustand endgültig die Oberhand gewinnen.