在宇宙的極端環境中,物質呈現出令人驚嘆的奇異狀態。恒星內部、巨型行星核心乃至地球地核深處,都存在著一種既非傳統固體也非完全等離子體的特殊物質——“暖密物質”。這種物質形態不僅廣泛存在,更對行星磁場的形成和核聚變反應的進程起著決定性作用。然而,由于溫度遠超太陽表面且無法通過常規手段直接接觸,科學家對它的了解長期停留在理論推測階段。
傳統研究方法面臨根本性挑戰:當物質溫度飆升至數千攝氏度時,任何物理接觸式測量工具都會瞬間失效。此前科學家只能通過間接手段估算暖密物質的導電性能,這些方法往往依賴難以驗證的理論模型。這種困境持續了近十年,直到一個國際研究團隊開發出革命性的非接觸測量技術。
該團隊的創新方案完全摒棄了實體探測工具,轉而利用光的特性進行測量。實驗中,研究人員用高強度激光將薄鋁片瞬間加熱至約1萬開爾文(是太陽表面溫度的兩倍),使其進入暖密物質狀態。隨后向熾熱的樣本發射太赫茲波——這種波長極短的光束能在不接觸物質的情況下,在其內部激發出微弱電場。通過精密監測材料對電場的響應變化,科研人員首次直接計算出了暖密物質的電導率。
實驗結果帶來了意想不到的發現:鋁的導電性能在加熱過程中出現了兩次斷崖式下降。首次下降發生在物質從固態金屬向暖密態轉變時,這與理論預測相符。但當溫度繼續升高,材料原子結構從有序排列突然轉為無序狀態時,導電性出現了第二次更為劇烈的下降。這個此前從未被清晰觀測到的現象,引發了科學界的廣泛關注。
為破解這一謎題,研究團隊借助美國能源部SLAC國家加速器實驗室的超快電子衍射裝置,在皮秒級時間尺度上捕捉了鋁原子結構的動態變化。實驗數據清晰地顯示,第二次導電性驟降與原子排列方式的突變完全同步。這一發現不僅修正了現有物質模型,更揭示了極端條件下物質行為的全新規律。
這項發表于《自然·通訊》的研究,標志著極端物質研究進入全新階段。新開發的非接觸測量技術,為探索恒星內部、行星核心等不可觸及環境提供了可靠工具。通過精確測定電導率等關鍵參數,科學家能夠更準確地模擬地球磁場的生成機制,優化核聚變實驗設計。目前該技術已在簡單金屬鋁上驗證成功,研究團隊正計劃將其擴展到鐵等地核相關材料及更復雜的物質體系。
從恒星深處到地球核心,光作為新型探測工具正在揭開極端物質的神秘面紗。這項突破不僅解決了長期困擾物理學界的測量難題,更為人類理解宇宙中最極端的環境打開了實驗研究的大門。隨著技術不斷完善,更多關于物質本質的驚人發現或許正在路上。












