Wanneer lood met krachtige lasers razendsnel wordt samengeperst, wordt het 250 keer zo sterk als normaal. Het doorgaans slappe element is dan steviger dan gehard staal.

Of een materiaal sterk of zwak is, hangt af van de bewegingsvrijheid van de atomen erbinnen. Wanneer die atomen zodanig zijn gerangschikt dat ze makkelijk langs elkaar kunnen glijden, zoals gewoonlijk in lood, is het materiaal zacht en kneedbaar. Wanneer de atomen niet zo makkelijk kunnen bewegen, zoals in ijzer, is het materiaal hard en stevig.

Onderzoekers van het Lawrence Livermore National Laboratory in Californië hebben getest wat er gebeurt als lood razendsnel onder een ongelooflijk hoge druk wordt gebracht. Dat deden ze met lasers van de National Ignition Facility, eveneens in Californië.

Ideeën die de wereld veranderden
LEES OOK
Ideeën die de wereld veranderden
De National Ignition Facility in Californië. Beeld: Jason Laurea/LLNL

Miljoen graden

Wanneer je iets onder hoge druk brengt, wordt het ook heel warm. De onderzoekers moesten een opstelling ontwerpen waarbij het lood een druk bereikt hoger dan die in de aardkern zonder te smelten. Dat deden ze met een speciaal soort gouden buis met een uitzonderlijk hoog smeltpunt.

In die buis vuurden de ze 160 laserstralen af. Die stralen verwarmden de buis tot ongeveer een miljoen graden Celsius. Vervolgens stuurden de onderzoekers een hogedrukschokgolf door een loodmonster. Op dat moment maten ze met röntgenstralen de sterkte van het lood.

Ze ontdekten dat het lood na een paar tienden van een nanoseconde, wanneer het apparaat zijn hoogste druk had bereikt, 250 keer zo sterk was geworden. ‘We kunnen het net lang genoeg op die druk houden om een meting te verrichten voordat het ontploft’, zegt onderzoeksleider Andy Krygier in een persverklaring. Wanneer je het lood weer zou laten uitdijen, in plaats van het door de enorme druk en warmte te laten ontploffen, zou de extra kracht verdwijnen, aldus Krygier.

Pantseroogpunt

Dit soort experimenten laten zien hoe materialen zich gedragen onder een druk vergelijkbaar met die binnenin een planeet. Ook kunnen ze helpen bij het maken van pantsers die sterk worden wanneer ze worden geraakt. ‘Het ontwerp van nieuwe bepantsering voor soldaten, tanks of zelfs satellieten die kleine ruimterotsen tegenkomen, valt of staat met hoe goed we dynamische krachten begrijpen’, zegt Krygier. ‘Vanuit pantseroogpunt kan het je lange tijd niks schelen hoe hard het materiaal is, totdat je door een kogel wordt getroffen.’

LEESTIP. Atomen biedt een heldere introductie in de atomaire wereld. Bekijk in onze webshop!