新的测量方法有望让我们对行星内部有更深刻的了解

   2023-06-08 https://www.dalvwang.com/爱发布1340
核心提示:韩国新增518例确诊病例在行星的中心,可以发现极端的状态:温度高达数千度,压力比大气压力大一百万倍。因此,只能在有限的范围内

韩国新增518例确诊病例在行星的中心,可以发现极端的状态:温度高达数千度,压力比大气压力大一百万倍。因此,只能在有限的范围内直接探索它们——这就是为什么专家团体正试图使用复杂的实验来重现相同的极端条件。包括Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)在内的一个国际研究团队已经适应了这些极端条件下的既定测量方法,并成功地进行了测试:利用世界上最强的x射线激光的闪光,研究小组设法更仔细地观察了重要的元素——碳及其化学性质。据《等离子体物理学》杂志报道,这种方法现在有可能为太阳系内外的行星内部提供新的见解。

那里的热量难以想象,压力巨大:木星或土星内部的条件确保在那里发现的物质呈现出一种不同寻常的状态:它像金属一样致密,但同时像等离子体一样带电。“我们把这种状态称为热密度物质,”罗斯托克大学教授、HZDR的物理学家多米尼克·克劳斯解释说。“这是在行星内部发现的固态和等离子体之间的过渡状态,尽管它也可能在地球上短暂发生,例如在流星撞击时。”在实验室中对这种物质状态进行任何细节的检查都是一个复杂的过程,例如,对样品发射强激光,眨眼之间加热和冷凝。

但这种热密度物质的化学性质究竟是怎样的呢?到目前为止,现有的方法对这个问题的答案并不令人满意。因此,一个来自六个国家的团队基于世界上最强的x射线激光,在汉堡的欧洲XFEL发明了一种新的东西。在一公里长的极短的加速器中,会产生强烈的x射线脉冲。来自HZDR辐射物理研究所的主要作者Katja Voigt说:“我们将脉冲对准薄碳箔。”“它们是由石墨或钻石制成的。”在箔片中,一小部分x射线闪光分散在电子及其周围环境上。关键的是,散射的闪光可以揭示碳原子与其周围环3369小游戏境形成的化学键。

在疑虑之梦幻打牌后出现了惊喜

这种方法被称为x射线拉曼散射,材料科学等领域的研究人员已经使用了很长时间。但这是第一次,福格特和克劳斯周围的团队成功地为探测热密度物质的实验配备了设备。克劳斯解释说:“一些专家怀疑这是否可行。特别是必须捕获碳箔发出的x射线信号的探测器,必须既高效又高分辨率——这是一个重大的技术挑战。但对测量数据的分析清楚地显示了碳进入的键态。“我们对它的效果感到有点惊讶,”福格特说,显然很高兴。然而,如果他们要用这种方法来加热致密物质,仍然缺少一些东西——能够将碳箔驱动到高达10万度的高压和高温的强激光闪光。为此,最近在欧洲XFEL的HZDR主持下成立的亥姆霍兹极限场国际光束线(HIBEF)开始发挥作用。它是世界上最现代化的研究设施之一,拥有高性能激光器,可以在几个月内进行第一次x射线拉曼实验。多米尼克?克劳斯(Dominik Kraus)表示:“我真的很乐观,它会奏效。”

彗星在实验室坠毁

这种方法可以很好地促进许多不同的科学见解:首先,目前还不清楚地核中存在多少像碳或硅这样的轻元素。实验室实验可以产生重要的指标。Katja Voigt解释说:“这种新方法并不局限于碳元素,也可以应用于其他轻元素。”另一个有待探索的问题是所谓的气体巨星(如木星)和冰巨星(如海王星)的内部。在这里,复杂的化学反应将会发生——就像它们将会在遥远的系外行星相似的地位。用x射线拉曼方法在实验室中重现这些过程应该是可行的。克劳斯希望:“也许可以解决这个谜题,即是什么反应导致了海王星和土星等行星微信红包挂释放出比它们实际应该释放的更多的能量。”

此外,这种新方法应该能使科学家们在微型尺度上模拟彗星撞击:如果彗星真的曾经将有机物质运送到地芬迪小怪兽羽绒服球——这次撞击是否引发了有利于生命发展的化学反应?这种方法甚至具有技术应用的潜力:原则上,在极端条件下,似乎有可能形成具有迷人性能的新材料。一个例子是超导体在室温下工作,不需要像现有材料那样复杂的冷却。这种室温超导体在技术上很有价值,因为它可以完全无损失地导电,而无需用液氮或液氦冷却。

参考:

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