LLNL科學家Marius Millot話:「我哋可以拎住超細嘅鑽石樣本,用衝擊波壓縮到比太陽表面仲熱嘅溫度,壓力仲高過天王星同海王星嘅核心——同時仲可以量度到佢哋嘅原子結構、溫度、密度同光學反射率。」
最重要嘅結果係:今次測到嘅鑽石熔點同量子模擬嘅結果幾乎完全吻合,結束咗呢個困擾學界足足20年、大約20%嘅誤差。實驗仲顯示,碳原子喺熔化之前一路都保持住鑽石嘅晶體結構,冇經過其他實驗所推測嘅中間晶體相。
喺國家點火設施(NIF)嘅慣性約束核聚變實驗入面,鑽石係用嚟做「消融殼」(ablator shell),即係包住核聚變燃料嘅外殼。呢個殼喺極端壓力同熱力下點樣熔化、點樣反應,直接影響到壓縮效率。
研究人員相信,用呢個修正咗嘅鑽石熔化數據,可以「將NIF核聚變嘅能量增益提升三倍」,因為可以設計出更有效嘅壓縮同更好嘅膠囊結構。呢個係邁向慣性約束核聚變成為可行能源嘅重要一步。
呢啲實驗達到嘅壓力同溫度,仲高過冰巨星(ice giant planets)嘅內部環境,首次直接證實咗晶體鑽石可以穩定存在喺天王星同海王星嘅深處。數據顯示,鑽石喺嗰啲條件下會熔化成一種密度更高嘅金屬流體,呢個發現可以直接用嚟完善行星結構模型、熱演化模型,甚至解釋呢啲星球內部點樣形成「鑽石雨」。
呢項研究係建立喺之前更早期嘅衝擊壓縮研究之上,之前嘅研究已經估計到鑽石喺巨型行星內部可能係穩定嘅,顯示熔化曲線喺超高壓下有一個「負斜率的克萊珀龍斜率」——即係鑽石熔化之後會變得更密,同地球上冰熔化之後會變水(水密度更高)嘅情況相反。
喺高壓物理學入面,實驗結果同電腦模擬結果有出入係好常見嘅事,但好少可以解決得咁乾淨俐落。LLNL團隊結合咗先進嘅診斷技術同X射線繞射,量度到以前實驗量唔到嘅嘢,結果同理論預測嘅誤差範圍內完全一致。
呢個發現對碳嘅相變行為仲有更深遠嘅意義:喺壓力低過1兆帕斯卡(terapascal)嘅時候,鑽石係碳最穩定嘅同素異形體;但超過呢個壓力,計算顯示會形成一種體心立方結構(BC8);如果壓力超過3兆帕斯卡,預計會出現簡單立方結構。今次對鑽石熔化曲線嘅新理解,將會完善喺呢啲極端條件下嘅碳相圖,幫助科學家進一步探索其他碳相。
LLNL科學家Marius Millot話:「我哋可以拎住超細嘅鑽石樣本,用衝擊波壓縮到比太陽表面仲熱嘅溫度,壓力仲高過天王星同海王星嘅核心——同時仲可以量度到佢哋嘅原子結構、溫度、密度同光學反射率。」
最重要嘅結果係:今次測到嘅鑽石熔點同量子模擬嘅結果幾乎完全吻合,結束咗呢個困擾學界足足20年、大約20%嘅誤差。實驗仲顯示,碳原子喺熔化之前一路都保持住鑽石嘅晶體結構,冇經過其他實驗所推測嘅中間晶體相。
喺國家點火設施(NIF)嘅慣性約束核聚變實驗入面,鑽石係用嚟做「消融殼」(ablator shell),即係包住核聚變燃料嘅外殼。呢個殼喺極端壓力同熱力下點樣熔化、點樣反應,直接影響到壓縮效率。
研究人員相信,用呢個修正咗嘅鑽石熔化數據,可以「將NIF核聚變嘅能量增益提升三倍」,因為可以設計出更有效嘅壓縮同更好嘅膠囊結構。呢個係邁向慣性約束核聚變成為可行能源嘅重要一步。
呢啲實驗達到嘅壓力同溫度,仲高過冰巨星(ice giant planets)嘅內部環境,首次直接證實咗晶體鑽石可以穩定存在喺天王星同海王星嘅深處。數據顯示,鑽石喺嗰啲條件下會熔化成一種密度更高嘅金屬流體,呢個發現可以直接用嚟完善行星結構模型、熱演化模型,甚至解釋呢啲星球內部點樣形成「鑽石雨」。
呢項研究係建立喺之前更早期嘅衝擊壓縮研究之上,之前嘅研究已經估計到鑽石喺巨型行星內部可能係穩定嘅,顯示熔化曲線喺超高壓下有一個「負斜率的克萊珀龍斜率」——即係鑽石熔化之後會變得更密,同地球上冰熔化之後會變水(水密度更高)嘅情況相反。
喺高壓物理學入面,實驗結果同電腦模擬結果有出入係好常見嘅事,但好少可以解決得咁乾淨俐落。LLNL團隊結合咗先進嘅診斷技術同X射線繞射,量度到以前實驗量唔到嘅嘢,結果同理論預測嘅誤差範圍內完全一致。
呢個發現對碳嘅相變行為仲有更深遠嘅意義:喺壓力低過1兆帕斯卡(terapascal)嘅時候,鑽石係碳最穩定嘅同素異形體;但超過呢個壓力,計算顯示會形成一種體心立方結構(BC8);如果壓力超過3兆帕斯卡,預計會出現簡單立方結構。今次對鑽石熔化曲線嘅新理解,將會完善喺呢啲極端條件下嘅碳相圖,幫助科學家進一步探索其他碳相。