Az iskolából ismert három halmazállapot (gáz, folyadék és szilárd) csak nagyjából írja le a természetben előforduló anyagszerkezeteket. Ugyanaz az a szilárd anyag a nyomástól és a hőmérséklettől függően teljesen más termodinamikai fázisban lehet. Például a közismert víznek jelenleg 12 kristályos fázisa ismert (azaz 12 féle jég létezik), és azt gyanítják, hogy a víznek legalább két különböző folyékony fázisa létezik.

Ulrich A. Glasmacher és munkatársai a darmstadti nehézion kutatóintézetben (Gesellschaft für Schwerionenforschung – GSI, Darmstadt) úgy tapasztalták, hogy nagy nyomás és nehéz ionokkal való bombázás együttes alkalmazásával olyan fázisátalakulásokat is elő lehet idézni, amelyeket csak nyomással vagy csak sugárzással nem – erről számoltak be az amerikai fizikus társaság Physical Review Letters című folyóiratában.

A hőmérséklet vagy a nyomás változásával a szilárd anyagban is felléphet fázisátalakulás. Ilyenkor megváltozik a kristályszerkezet, megváltoznak a termodinamikai paraméterek, és egyes esetekben (például a szilárd oxigénnél) az anyag kinézete és színe is megváltozik.

A darmstadti nehézion gyorsítóban grafitkristályt bombáztak nagy energiájú urán ionokkal. Normális körülmények között az anyagba ütköző ion a fékeződéskor mindent szétroncsolt maga körül, és az anyagban egymással párhuzamos, körülbelül 10 nanometer átmérőjű, amorf anyaggal töltött csatornák jöttek létre. Kis sugárdózis esetén ezek a keskeny csatornák elég távol esetek egymástól ahhoz, hogy az anyag szerkezetét egyáltalán ne befolyásolják.

Amikor ugyanezt a kísérletet különlegesen nagy nyomáson hajtották végre, megváltoztak az eredmények. Nyolcvanezer atmoszféra nyomáson a besugárzáskor a grafitkristályban nem csatornák keletkeztek, hanem az egész anyag átalakult. Az elektronmikroszkópos felvételek azt mutatták, hogy az egész grafit kristályban össze-vissza elfordultak a kristálysíkok, azaz a grafit amorf állapotú lett. A viszonylag ritka ion becsapódások „felásták” az egész kristályt, mintegy katalizálták az átalakulást.

A német fizikusok nem erre számítottak. A szén legstabilabb kristályszerkezete ugyanis a gyémánt. A grafit kevésbé stabil, és azt várták, hogy amikor a nagy nyomáson beindul a kristályszerkezet változás, gyémántpor keletkezik. A kísérletben viszont gyakorlatilag csak hamut kaptak.

A kutatók más anyagokkal, például cirkóniummal is megismételték a kísérleteket, és hasonló eredményre jutottak. Az elméletileg korántsem megmagyarázott jelenségek felfedezése várhatóan új anyagtechnológiákhoz vezet és segít jobban megérteni a Föld belsejében vagy a csillagokban lejátszódó folyamatokat.