科学家利用激光驱动冲击压缩技术创造超离子水冰

激光之家2018-02-12 16:14

据英国《独立报》官网6日报道,美国科学家在5000℃高温下,首次创造了一种奇特的水态,称为“超离子水冰”。研究人员认为,这种物质是太阳系中遥远行星结构的关键组成部分,这一成果或有助于研究海王星和天王星的磁场。

科学家早在1988年就预测了这种物质的存在,数学模拟似乎也证明了其存在,这是首次在实验室获得这一物质。

该研究负责人、劳伦斯利弗莫尔国家实验室的物理学家马里乌斯·米洛博士解释说,他们使用了一种名为“激光驱动冲击压缩”的技术,不仅确认了这一物质的存在,还验证了有关海王星和天王星等行星含有这些物质的预测。研究发表在最新一期《自然·物理学》杂志上。

普通的冰由水分子组成,这些水分子连接起来形成固体;而超离子水冰由离子(带正或负电荷的原子)组成。具体来说,其结构由氧离子形成的固体晶体和流过其中的氢离子组成。与普通冰不同,超离子水冰要在极高温度和压力下才能形成。

在实验中,研究人员先碾碎位于两块钻石之间的冰块,然后发射激光以进一步增加压力和热量,在接近5000℃的高温和两倍大气压的高压下,他们看到了一块超离子水冰形成并融化的证据,整个实验历时10—20纳秒。

虽然超级离子水冰在地球上任何地方都找不到,但可能在天王星和海王星内部大量存在,这些行星内部的高温和高压与米洛团队在实验中创造出的类似。

有科学家指出,遥远行星内部存在这种物质,或许可以解释它们不寻常的磁场。

研究人员表示,他们下一步计划确定超离子水冰中发现的氧晶体结构。

(来源:科技日报 记者:刘霞)

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