当含有石墨的陨石撞击地球时，碰撞的热量和压力可以将这种形式的碳转变成一种罕见的、极其坚硬的钻石。长期以来，科学家们一直在争论这种转变究竟是如何在原子层面发生的。现在，研究人员可以通过模拟精确的撞击瞬间并实时观察这种转变的发生来回答一些问题。
在阿贡国家实验室首创的碰撞室中，华盛顿州立大学的物理学家约根德拉·古普塔和他的同事们模拟了陨石撞击，方法是以每秒5.1公里的速度向石墨圆盘发射氟化锂子弹。极亮的X射线以每秒1500亿帧的速度“拍摄”了这一事件。
古普塔说：“在陨石世界中，人们总是会问，从石墨到钻石的转变是发生在压缩过程中，还是作为冲击后的变形和[应力释放]的结合而发生的。” “我们非常清楚地表明，它发生在压缩过程中。” 具体来说，这种罕见的“六方钻石”——因其晶体结构而得名——在50万个大气压的压力下，在十亿分之一秒的时间尺度内形成。这一发现表明，形成这种钻石所需的冲击可能不像之前认为的那么剧烈。
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早期的研究表明，六方钻石仅在接近四倍高的压力下形成——但“这一直是一个巨大的争议，”古普塔说。其他研究表明，石墨在较低压力下开始转变，但来自这些实验的X射线测量显示，存在不同类型钻石的混合物，因此“没有人确切知道转变是如何发生的，”他解释说。大多数先前的研究检查了在逐渐压缩下发生的原子转变。相比之下，古普塔和他的同事们的实验表明，六方钻石在突然冲击期间直接从石墨中形成，与冲击方向完全一致。这项研究于去年十月发表在《科学进展》杂志上。
劳伦斯利弗莫尔国家实验室的物理学家洛林·本尼迪克特（未参与这项工作）说：“这项工作最令人兴奋之处在于研究人员确定了原子从一种晶体结构到另一种晶体结构过程中的精确位置的方式。”
当压力降低后，钻石保持了其形态——但古普塔想知道，当应力降低到零时，它是否仍能保持稳定。这样的实验可能会带来一种制造工业用钻石的新方法。