科學家利用 SLAC 激光測量熾熱緻密物質中的原子溫度,顛覆傳統理論

编辑者: Vera Mo

史丹佛大學直線加速器國家加速器實驗室(SLAC)的一組科學家成功開發出一種新方法,能夠直接測量熾熱緻密物質中的原子溫度,這項研究在材料物理學領域取得了重大進展,並顛覆了長久以來關於固體穩定性的「熵災難」理論。

這項突破性的實驗由內華達大學雷諾分校的物理學家 Thomas White 教授領導,並發表在《自然》期刊上。研究團隊利用 SLAC 的 MEC 儀器,結合高功率光學雷射與 LCLS 的 X 射線波束線,將一塊金樣本加熱至攝氏 18,726 度(開爾文 19,000 度),此溫度是金熔點的 14 倍以上,但金卻未融化,仍保持固態結構。此發現證實了快速加熱可以阻止金的膨脹,推翻了傳統認為固體穩定性極限約為熔點三倍的「熵災難」理論。

研究人員透過發射極為強大的 X 射線脈衝穿過金樣本,精確測量樣本內部的原子振動速度,進而得知其溫度。這種方法為測量處於極端高溫高壓下的物質溫度提供了前所未有的精確度,解決了科學家們長期以來難以準確測量這些短暫存在的熾熱物質的難題。 Thomas White 教授表示,這項發現不僅挑戰了自 1980 年代以來關於固體穩定性的理論,也為研究極端溫度下的材料開啟了新的途徑。

這項技術的發展對於行星物理學、核融合能源研究以及其他高能量密度物理學領域具有重要意義。SLAC 的 MEC 儀器結合了超快雷射加熱和精確 X 射線探測,為理解恆星核心和行星內部等極端環境下的物質行為提供了關鍵洞見。未來的研究將進一步探索不同元素、更厚的樣本以及不同的時間延遲,以精確界定物質在何時會失去結構穩定性,並測試這種超高溫加熱方法的普遍性與局限性。

來源

  • Periodista digital

  • Temperatura - Noticias

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