Заседание Президиума Российской академии наук 13 января 2004 года

Физика высоких давлений как определенное направление в физике конденсированного состояния сформировалась в начале прошлого века. Перси Бриджмен (1882-1961), гарвардский профессор и нобелевский лауреат сыграл главную роль в развитии соответствующей идеологии, методов и экспериментальной техники. Сам термин "физика высоких давлений" получил широкое распространение после того, как П. Бриджмен опубликовал книгу под аналогичным названием в 1930 г. Экспериментальная физика высоких давлений имеет дело с давлениями, варьирующими от одной до нескольких миллионов атмосфер. Диапазон вариации давления в природе настолько велик, что вряд ли может быть воспроизведен в лаборатории в обозримом будущем. Тем не менее, развитие экспериментальной техники уже сейчас позволяет моделировать условия, существующие в центре Земли.

Докладчик ознакомил присутствующих с общей информацией по теме (определения, давление в природе, техника высоких давлений, шкала высоких давлений, фазовая диаграмма и эволюция вещества при сжатии, уравнение состояния и фазовые переходы). Свыше 90% вещества Вселенной находится в теле звезд и планет при высоком давлении. Физика высоких давлений оперирует давлениями от 1 до нескольких миллионов атмосфер. Уже сейчас экспериментальным путем можно получить давление, соответствующее давлению на границе мантии Земли, и проводить научные исследования.

Далее были представлены некоторые результаты последних исследований (изоструктурные фазовые переходы, устойчивость алмаза и фазовая диаграмма углерода, фазовый переход в жидкости, плавление кристаллических веществ, плотный кремнезем, плотная углекислота строение Земли, поиски металлического водорода, странные кристаллические структуры, прозрачный графит, аморфизация, соединения Ван дер Ваальса, сверпроводимость бора, серы, кислорода, иодида цезия, квантовые фазовые переходы). Применения результатов разнообразны и многочисленны. В 1955 году были получены первые синтетические алмазы. Аппараты, созданные в СССР, до сих пор используются для получения алмазного порошка. В настоящее время можно получать алмазы до 5 карат. При высоких давлениях застывают все вещества, даже гелий. Лед теряет молекулярную структуру. Получается, что каждый атом кислорода окружен четырьмя атомами водорода. Графит в условиях высокого давления становится прозрачным. При очень высоких давлениях сера и кислород становятся металлами и сверхпроводниками. Из гранитного материала может получиться ферро-магнетик. Можно назвать еще много вариантов изменения вещества при фазовых переходах первого рода.

В заключение докладчик отметил, что современные тенденции в физике высоких давлений состоят во все более широком использовании техники алмазных наковален, синхротронного и нейтронного излучений.

Характеризуя состояние дел в России и, в частности, в Институте физики высоких давлений РАН, докладчик сообщил, что общую ситуацию трудно оценить однозначно. Отечественная наука по-прежнему сильна в ряде областей, как-то: исследования в чисто гидростатических условиях, синтезе и исследование метастабильных фаз, изучение аморфного состояния вещества.