使用高級光子源，科學家們重建了海王星和天王星等行星中心形成的冰結構。
每個人都知道冰、液體和蒸汽——但是，根據(jù)條件，水實際上可以形成十幾種不同的結構?？茖W家們現(xiàn)在在列表中添加了一個新階段：超離子冰。
這種類型的冰在極高的溫度和壓力下形成，例如海王星和天王星等行星內部深處的冰。以前，當科學家通過一滴水發(fā)出沖擊波時，只能在短暫的瞬間瞥見超離子冰，但在發(fā)表在《自然物理學》上的一項新研究中，科學家們找到了一種可靠地制造、維持和檢查冰的方法。
研究合著者、芝加哥大學研究教授、Advanced Photon 光束線科學家 Vitali Prakapenka 說：“這是一個驚喜——每個人都認為這個階段不會出現(xiàn)，除非你處于比我們最初發(fā)現(xiàn)它的壓力高得多的壓力下。” Source (APS)，美國能源部 (DOE) 科學用戶設施辦公室位于美國能源部阿貢國家實驗室。â <“但是我們能夠非常準確地繪制出這種新冰的特性，這構成了物質的新階段，這要歸功于幾種強大的工具。”
即使人類已經(jīng)及時回溯到宇宙的開端——直到構成所有物質的最小粒子——我們仍然不明白地球深處究竟?jié)摲裁?，更不用說太陽系中的兄弟行星內部了。系統(tǒng)。在設備由于極端的熱量和壓力而開始融化之前，科學家們只在地球表面下挖掘了大約七英里半。在這些條件下，巖石的行為更像塑料，甚至像水這樣的基本分子的結構也開始發(fā)生變化。
“借助幾種強大的工具，我們能夠非常準確地繪制出這種新冰的特性，它構成了物質的新階段。”– Vitali Prakapenka，芝加哥大學。
由于我們無法在物理上到達這些地方，科學家們必須求助于實驗室來重建極端高溫和高壓的條件。
Prakapenka 和他的同事使用 APS，這是一種大型加速器，可以將電子驅動到接近光速的極高速度，以產(chǎn)生明亮的 X 射線束。他們將樣品擠在兩片鉆石(地球上最硬的物質)之間以模擬強壓力，然后通過鉆石發(fā)射激光以加熱樣品。最后，他們發(fā)送一束 X 射線穿過樣品，并根據(jù) X 射線從樣品上散射的方式將內部原子的排列拼湊在一起。
當他們第一次進行實驗時，普拉卡彭卡看到了與他預期大不相同的結構讀數(shù)。他認為出了什么問題，并且發(fā)生了不需要的化學反應，在此類實驗中，水經(jīng)常發(fā)生這種反應。â <“但是當我關閉激光并且樣品恢復到室溫時，冰又恢復到原來的狀態(tài)，”他說。â <“這意味著這是一種可逆的結構變化，而不是化學反應。”
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