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filecoin官网(www.ipfs8.vip):无打击压缩实验确立极端压力的新标尺

约稿员2021-06-0823

为了测试粒子物理学的尺度模子,科学家们经常使用伟大的加速器地下环来碰撞粒子。以类似的方式,高压物理学家将质料压缩到更大的压力,以进一步测试凝聚态物质的量子理论,并挑战使用最壮大的盘算机做出的展望。 跨越100万个大气压的压力能够使原子电子云急剧变形,并改变原子的排列组合方式。

这带来了新的化学连系,并展现了非同寻常的行为,如氦气雨、钠转化为透明金属、超离子水冰的泛起,以及氢转化为金属流体。

随着新手艺不停推进高压物理学的前沿,曾经无法到达的太帕斯(TPa)压力现在可以通过静态或动态压缩在实验室中实现(1TPa相当于约莫1000万个大气压)。

然而,准确和正确地确定压力为极端条件下的实验增添了另一个条理的庞大性。许多这些手艺都依赖于一个校准的压力尺度。到现在为止,大多数实验都依赖于对低压校准丈量的推断或理论模子来确定这种极端条件下的压力。

来自劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)、桑迪亚国家实验室和兵库大学的科学家们通过在天下上能量最大的激光器 - 位于加利福尼亚州利弗莫尔的LLNL国家焚烧设施(NIF)和天下上最壮大的脉冲功率设施 - 位于新墨西哥州阿尔伯克基的桑迪亚Z机械上举行实验,改变了这种情形。

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使用一种被称为无打击或斜坡压缩的新方式,该团队以极高的精度确定了金和铂在被挤压到1TPa时有什么样的显示。然后,他们行使他们的数据得出了新的压力标度,即1TPa。这项研究于本月4日揭晓在《科学》杂志上。

"NIF和Z机械是怪异的设施,我们真正推动了他们的能力,以举行尽可能正确的丈量,"LLNL物理学家和该出书物的主要作者Dayne Fratanduono说。"为了举行无打击压缩,我们使用几束激光或脉冲功率源来逐渐挤压我们的样品。但要害是要异常小心地控制增添样品压力的速率,以制止形成会损坏实验的打击波。而且必须切记,整个实验延续的时间远小于百万分之一秒。"

"诀窍在于,大多数质料在被压缩时都市变得更硬,以是我们要做的就是找到一台机械,它不仅能提供足够的动力,还能提供足够的控制来实现实验,"LLNL物理学家兼配相助者Marius Millot弥补道。

据Fratanduono说,尚有其他几个方面是实现实验高度正确性的要害:在目的上加工微米巨细的台阶时到达令人难以置信的正确水平;对这些台阶的丈量;以及允许研究小组确定样品若何被压缩的超高速测速丈量能力。

"这确实是几十年来手艺生长的结晶,"Fratanduono说。"经由几年的生长,实验到达了这种成熟度,连系NIF和Z这两个最好的高能量密度设施的各自优势,也是真正严酷约束金和铂的质料反映的要害。"

该团队预计,这些新的压力标尺将使全球的科学家偕行能够通过简朴地丈量一块与他们感兴趣的样品一起压缩的金或铂的密度,轻松而正确地确定他们实验中的压力。

Fratanduono说:"这是一个伟大的提高,由于有了更好的实验中的压力测定,我们将能够真正测试理论展望和用天下上最壮大的盘算机举行的量子模拟的基准。这将为未来使用静态和动态压缩的发现提供一个坚实的基础,由于我们将继续测试我们对凝聚态物质的量子理论的明晰,这是一个在凝聚态物理学、质料科学和量子化学连系处的活跃研究领域。由于我们的事情将使我们能够更正确地丈量行星身分在相关TPa压力下的特征,我们也期望吸引地球物理学家、行星科学家和天文学家的兴趣。"

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