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哈喽,大家好,我是小玖。

在宇宙的极端环境里,存在着一种神秘的“炼狱物质”:温稠密物质。

从木星的气态深渊到核聚变反应堆中心,这种物质温度高达数百万度,密度大到金属都能变成液体形态。

长期以来,它都是物理学家眼中“看得见摸不着”的禁区,任何探测探针都会瞬间汽化。

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但最近,美国SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的团队,在《自然-通讯》发表了一项突破性研究。

用非接触式方法精准测量了它的导电性,相当于给人类装上了透视极端环境的“火眼金睛”。

今天咱们就聊聊这项技术突破的来龙去脉,以及它为何能重塑我们对宇宙和能源的认知。

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技术破局

要理解这项突破的厉害之处,首先得明白之前的研究有多难。

温稠密物质处于特殊的“灰色地带”,温度高到能破坏原子结构,却又没高到让原子完全剥离电子形成等离子体。

这种介于凝聚态物理和等离子体物理之间的状态,让传统物理模型频频失效。

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几十年来,科学家只能靠计算机模拟推测它的导电率,而导电率直接决定电流和磁场的形成,对核聚变等研究至关重要。

之前尝试用电极测量的方法全告失败,电极在极端温度下会比样品先汽化。

小玖了解到,这次SLAC团队的核心突破,就是抛弃了实体探针,用“光波+电子成像”的非接触式方法破解了难题。

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这差不多是太阳表面温度的两倍,铝膜瞬间变成温稠密状态。

紧接着,团队向这团炽热铝云发射太赫兹波。

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这种介于微波和红外光之间的电磁波,能穿透多种材料且对电子运动极度敏感。

通过分析太赫兹波穿过样品后的波形变化,就能直接反推出导电率。

更关键的是,团队还搭配了超快电子衍射技术,相当于用原子级别的高速摄像机捕捉铝原子排列的瞬时状态。

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这种“多信使”数据组合,还发现了意外现象:铝的导电率随温度升高会经历两次急剧下降,第二次下降是此前理论未预言的。

研究证实,这是因为原子秩序彻底崩溃,微观结构的混乱阻碍了电子流动。

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校准宇宙模型,助力核聚变清洁能源研发

这项技术突破的意义,远不止于实验室层面。

首先对行星科学研究来说,它提供了关键的实验数据支撑。

像海王星、天王星这样的冰巨星,内部充满温稠密状态的水、氨和甲烷混合物,地球地核也处于类似极端环境。

行星磁场的形成、翻转以及对大气层的保护,都依赖于内部导电流体的运动。

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之前对这些物质导电率的估算全靠假设,模型准确性无法保证。

现在有了精准的测量方法,就能校准这些描述行星内部运作的数学模型,让我们更准确地理解宇宙天体的形成与演化。

它给核聚变清洁能源研发注入了强心针。

惯性约束核聚变的成功,关键在于对燃料靶丸压缩过程的精准控制。

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如果压缩中材料导电率突变,会改变能量沉积方式,导致压缩不对称,不仅无法点火,还会损坏昂贵设备。

这项新技术能让科学家提前预判导电率的变化,优化靶丸设计,避开能量耗散的陷阱,加速核聚变商业化的进程。

要知道,核聚变作为终极清洁能源,一旦实现规模化应用,能彻底解决全球能源短缺问题,这项探测技术无疑是重要的助推器。

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值得一提的是,目前实验虽仅在铝材料上验证,但铝只是基础“沙盒”。

团队后续计划将技术应用于铁(地核主要成分)等更复杂的材料和混合物。

这意味着,未来我们能解锁更多极端物质的奥秘。

这项突破的核心价值,是让温稠密物质研究从“理论游乐场”变成了“实证科学领域”。

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它不仅让我们能在实验室里安全触摸恒星核心级别的极端力量,更可能改写关于宇宙物质构建的基本认知。

随着更多数据的积累,无论是探索宇宙天体的奥秘,还是实现清洁能源的突破,都将迎来全新的可能。

你觉得这项技术未来还能应用在哪些领域?

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