高壓鑽石熔點測量終結20年爭論：核融合能源與冰行星模型雙雙獲益

二十年來，物理學界一直被一個難題困擾：理論計算指出，鑽石在極高壓下的熔點應該是一個溫度，但實驗結果卻總是另一個數字，兩者差距超過攝氏一千度。這個矛盾不僅阻礙了核融合能源的研究，也讓科學家難以精確理解天王星和海王星的內部結構。如今，來自美國勞倫斯利佛摩國家實驗室（LLNL）的研究團隊終於解決了這個問題，其成果從國家點火設施（NIF）到冰巨星內部模型都將受惠 。

新實驗發現了什麼

這篇發表於《自然物理》期刊的研究，利用Omega雷射設施對極小的鑽石樣本進行雷射驅動衝擊壓縮，加熱到超越天王星與海王星核心的壓力 。團隊透過X射線繞射技術，直接測量鑽石在熔化過程中的原子結構，這是過去實驗力有未逮之處 。

LLNL科學家Marius Millot表示，團隊「能夠將微小的鑽石樣本進行衝擊壓縮，加熱到比太陽表面還高的溫度，加壓到比海王星和天王星中心還高的壓力——並且仍然能夠測量原子結構、溫度、密度和光學反射率」。

關鍵結果是：新的鑽石熔點測量值與基於量子力學的模擬結果幾乎完全吻合，終結了困擾學界二十年的約20%數據落差 。實驗也顯示，碳在熔化前一直保持鑽石結構，跳過了部分早期實驗所推測的中間結晶相 。

為何精準度對慣性約束核融合至關重要

在國家點火設施（NIF）中，鑽石被用作包覆核融合燃料的「燒蝕層」外殼 。鑽石在極端壓力與熱能下的熔化行為，以及控制膠囊反應的「狀態方程」，是實現高效壓縮的關鍵。