科学家用激光技术测电导率

要把以前只能靠瞎猜的温暖密集物质给看透,这次科学家们用了一种非接触的激光技术,算是彻底解决了这个老大难。这种奇怪的物质既不是固体也不是等离子体,温度比太阳表面还要高,在地球深处、巨型行星上都能找到它的身影,甚至连磁场生成和核聚变都跟它有关系。只不过,因为没法用普通仪器碰它,大家一直对它的底细摸不着头脑。 斯坦福大学的本杰明·奥福里-奥凯带着团队花了近十年时间想办法,终于搞出了个不碰到材料就能测电导率的绝招。只要把一块薄铝片放在那里,用强激光一照,温度瞬间就蹿到了1万开尔文左右。等到铝变成那种高温状态后,再用太赫兹辐射去晃它一下。这是一种波长特别短的光,能在铝里头激发出电场来,完全不用手去碰。 通过观察这种电场怎么变化,研究人员就能直接算出电导率是多少。能源部的西格弗里德·格伦泽说,这绝对是目前最准的方法了。实验结果挺让人意外:本来以为温度一高金属的导电能力会慢慢变差,结果这下降居然发生了两次!第一次是因为材料变成了热致密状态,这是大家预料之中的;第二次突然出现的断崖式下跌却是个新情况。 为了弄明白为啥会这样,他们把样品送到了SLAC国家加速器实验室去做超快电子衍射实验。用高能电子往样品上一打,就能拍到百万分之一秒内原子结构变化的高清照片。照片显示,当铝原子本来整齐的排列突然乱套了、变得无序的时候,电导率就会再来一次大跳水。 这种全新的非接触式探测方式不仅解决了技术难题,还能帮物理学家把极端条件下的物质模型给练得更扎实。这些模型对弄清楚恒星、行星内部还有核聚变能源都特别重要。它能帮大家更好地解释地球磁场是怎么来的,还能改进那些高温高压的实验设计。不过目前这招还只在铝这种比较简单的金属上试成功了。 斯坦福大学的博士后本杰明·奥福里-奥凯表示,他们接下来打算把这门手艺用在更复杂的材料上,特别是地球核心那种含铁的东西。几十年来大家都知道有温暖致密物质存在,却一直没法好好研究它。现在有了光这个精确的探测工具,这个硬骨头终于被啃下来了——让一些宇宙中最极端的环境第一次变得可以实验起来。