美國國家實驗室模擬宇宙極端現象

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據國外媒體報道,浩瀚的宇宙中分布著表面帶有猛烈撞擊疤痕的各種天體,明亮恆星上發生的核聚變反應可產生巨大的能量；大規模的爆炸將物質拋向遠處。為了研究上述現象,美國能源部SLAC國家加速器實驗室的研究人員們進行了複雜的實驗和計算機模擬,在實驗室內重建了小規模的宇宙環境。SLAC高能量密度科學部長Siegfried Glenzer表示,一系列技術突破帶來了實驗室天體物理學領域的迅速發展。

該實驗室現擁有可製造物質極端狀態的高功率激光器、可在原子層面分析這些狀態的最前沿的X射線源和能夠進行複雜模擬幫助解釋實驗的高性能超級計算機。高壓能使碳的一種柔軟形態——石墨轉化為碳的堅硬形態——金剛石。同樣的現象在流行撞擊地面石墨時也會發生嗎?科學家們的預測是肯定的,事實上可能會產生一種名為六方金剛石的物質,它比普通的金剛石更加堅硬。

研究人員使用能夠發出震蕩波的強大的激光脈衝對石墨表面進行加熱,通過使用直線加速器連貫光源(LCLS)照射樣品,使研究人員能夠觀察到震蕩改變石墨原子結構的過程。觀察結果證實了科學家們的上述猜想,他們表示,對地面上的六方金剛石(藍絲黛爾石)進行追蹤有助於確認流星撞擊處。

第二項研究圍繞著巨大氣體行星內發生的特殊轉變,例如內部充滿液態氫的木星,在高壓高溫條件下,這種物質從「常規」的電絕緣狀態轉變成了金屬導電狀態。Glenzer表示,對這一過程的研究為行星形成和太陽系演化提供了新的認識。他和同事們使用高能Janus激光器對液態氘(重氫)迅速擠壓加熱,同時製造X射線噴射以觀察樣本後續的結構變化。在250000個大氣壓和7000華氏度的條件下,氘從一種中性的絕緣流體轉變為一種電離金屬。

第三項研究是關於等離子體這種宇宙加速器的,科學家們認為磁重聯是其背後的主要驅動力；磁重聯是一種磁力線在等離子體中斷裂並以不同方式重新連接的過程。科學家們對此也進行了大量的計算機模擬和計算,為研究粒子從磁重聯中獲取能量的過程做了鋪墊。(羅輯/編譯)

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