उच्च दाब की घटना, भौतिक, रासायनिक और संरचनात्मक विशेषताओं में परिवर्तन, जो उच्च दबाव के अधीन होने पर मायने रखती है। इस प्रकार दबाव सामग्री अनुसंधान में एक बहुमुखी उपकरण के रूप में कार्य करता है, और यह चट्टानों और खनिजों की जांच में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जो पृथ्वी और अन्य ग्रहों के गहरे इंटीरियर का निर्माण करते हैं।
दबाव, एक क्षेत्र पर लागू बल के रूप में परिभाषित किया गया है, एक थर्मोकेमिकल चर है जो तापमान के अधिक परिचित प्रभावों के लिए भौतिक और रासायनिक परिवर्तनों को प्रेरित करता है। उदाहरण के लिए, तरल पानी 0 ° C (32 ° F) से कम तापमान पर ठंडा होने पर ठोस बर्फ में बदल जाता है, लेकिन वायुमंडलीय दबाव से 10,000 गुना अधिक दबाव में पानी को संकुचित करके कमरे के तापमान पर भी बर्फ का उत्पादन किया जा सकता है। इसी तरह, पानी उच्च तापमान पर या कम दबाव पर अपने गैसीय रूप में परिवर्तित हो जाता है।
तापमान और दबाव के बीच सतही समानता के बावजूद, ये दो चर मूल रूप से एक सामग्री की आंतरिक ऊर्जा को प्रभावित करने के तरीकों में भिन्न हैं। तापमान भिन्नता गतिज ऊर्जा में परिवर्तन को दर्शाती है और इस प्रकार हिल परमाणुओं के थर्मोडायनामिक व्यवहार में होती है। दूसरी ओर बढ़ा हुआ दबाव, परमाणुओं की ऊर्जा को कम मात्रा में एक साथ परमाणुओं के साथ मजबूर करके बदल देता है। इस प्रकार दबाव परमाणु संबंधों और रासायनिक संबंध की एक शक्तिशाली जांच के रूप में कार्य करता है। इसके अलावा, दबाव घनी संरचनाओं को संश्लेषित करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है, जिसमें सुपरहार्ड सामग्री, उपन्यास ठोस गैस और तरल पदार्थ, और खनिज जैसे चरण पृथ्वी और अन्य ग्रहों के भीतर गहरे होने का संदेह है।
दबाव को मापने के लिए कई इकाइयाँ पेश की गई हैं और कई बार साहित्य में उलझी हुई हैं। वायुमंडल (atm) लगभग 1.034 किलोग्राम प्रति वर्ग सेंटीमीटर [14.7 पाउंड प्रति वर्ग इंच], लगभग 760 मिलीमीटर [30 इंच] पारा के वजन के बराबर) और बार (एक किलोग्राम प्रति वर्ग सेंटीमीटर के बराबर) को अक्सर उद्धृत किया जाता है। संयोगवश, ये इकाइयां लगभग समान हैं (1 बार = 0.987 एटीएम)। पास्कल, जिसे एक न्यूटन प्रति वर्ग मीटर (1 पा = 0.00001 बार) के रूप में परिभाषित किया गया है, दबाव की आधिकारिक SI (Système International d'Unités) इकाई है। फिर भी, उच्च दबाव वाले शोधकर्ताओं के बीच पास्कल ने सार्वभौमिक स्वीकृति प्राप्त नहीं की है, शायद इसलिए कि उच्च दबाव के परिणामों का वर्णन करने में गीगापस्कल (1 GPa = 10,000 बार) और टेरापास्कल (1 TPa = 10,000,000 बार) का उपयोग करने की अजीब आवश्यकता है।
रोजमर्रा के अनुभव में, अधिक से अधिक परिवेश के दबाव का सामना करना पड़ता है, उदाहरण के लिए, प्रेशर कुकर (लगभग 1.5 एटीएम), वायवीय ऑटोमोबाइल और ट्रक टायर (आमतौर पर 2 से 3 एटीएम), और स्टीम सिस्टम (20 एटीएम तक)। हालांकि, सामग्री अनुसंधान के संदर्भ में, "उच्च दबाव" आमतौर पर हजारों से लाखों वायुमंडलों की सीमा में दबाव को संदर्भित करता है।
उच्च दबाव में पदार्थ का अध्ययन ग्रहों के संदर्भ में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। प्रशांत महासागर की सबसे गहरी खाई में वस्तुओं को लगभग 0.1 GPa (लगभग 1,000 atm) के अधीन किया जाता है, जो चट्टान के तीन किलोमीटर के स्तंभ के नीचे दबाव के बराबर होता है। पृथ्वी के केंद्र में दबाव 300 GPa से अधिक है, और सबसे बड़े ग्रहों के अंदर-शनि और बृहस्पति पर दबाव - क्रमशः 2 और 10 TPa होने का अनुमान है। ऊपरी छोर पर, तारों के अंदर दबाव 1,000,000,000 टीपीए से अधिक हो सकता है।
उच्च दबाव का उत्पादन
वैज्ञानिकों ने विशेष रूप से डिजाइन की गई मशीनों में नमूनों को सीमित करके उच्च दबाव पर सामग्री का अध्ययन किया है जो नमूना क्षेत्र के लिए एक बल लागू करते हैं। 1900 से पहले इन अध्ययनों को कच्चे लोहे या स्टील के सिलेंडरों में आयोजित किया जाता था, आमतौर पर अपेक्षाकृत अकुशल पेंच सील के साथ। अधिकतम प्रयोगशाला दबाव लगभग 0.3 GPa तक सीमित थे, और सिलेंडर के विस्फोट एक आम और कभी-कभी हानिकारक घटना थे। कैम्ब्रिज, मास में हार्वर्ड विश्वविद्यालय के अमेरिकी भौतिक विज्ञानी पर्सी विलियम्स ब्रिजमैन द्वारा उच्च दबाव वाले एपराट्यूस और मापन तकनीकों में नाटकीय सुधार पेश किए गए। 1905 में ब्रिजमैन ने गैसों और तरल पदार्थों सहित दबाव वाले नमूनों को पैक करने की एक विधि की खोज की, इस तरह से सील की। गैसकेट ने हमेशा अध्ययन के तहत नमूने की तुलना में अधिक दबाव का अनुभव किया, जिससे नमूना को भ्रमित किया गया और प्रयोगात्मक विफलता का खतरा कम हो गया। ब्रिजमैन ने न केवल 30,000 एटीएम के ऊपर दबाव प्राप्त किया, बल्कि वह तरल पदार्थ और अन्य कठिन नमूनों का भी अध्ययन करने में सक्षम था।
