在宇宙的极端环境中,物质呈现出令人惊叹的奇异状态。恒星内部、巨型行星核心乃至地球地核深处,都存在着一种既非传统固体也非完全等离子体的特殊物质——“暖密物质”。这种物质形态不仅广泛存在,更对行星磁场的形成和核聚变反应的进程起着决定性作用。然而,由于温度远超太阳表面且无法通过常规手段直接接触,科学家对它的了解长期停留在理论推测阶段。
传统研究方法面临根本性挑战:当物质温度飙升至数千摄氏度时,任何物理接触式测量工具都会瞬间失效。此前科学家只能通过间接手段估算暖密物质的导电性能,这些方法往往依赖难以验证的理论模型。这种困境持续了近十年,直到一个国际研究团队开发出革命性的非接触测量技术。
该团队的创新方案完全摒弃了实体探测工具,转而利用光的特性进行测量。实验中,研究人员用高强度激光将薄铝片瞬间加热至约1万开尔文(是太阳表面温度的两倍),使其进入暖密物质状态。随后向炽热的样本发射太赫兹波——这种波长极短的光束能在不接触物质的情况下,在其内部激发出微弱电场。通过精密监测材料对电场的响应变化,科研人员首次直接计算出了暖密物质的电导率。
实验结果带来了意想不到的发现:铝的导电性能在加热过程中出现了两次断崖式下降。首次下降发生在物质从固态金属向暖密态转变时,这与理论预测相符。但当温度继续升高,材料原子结构从有序排列突然转为无序状态时,导电性出现了第二次更为剧烈的下降。这个此前从未被清晰观测到的现象,引发了科学界的广泛关注。
为破解这一谜题,研究团队借助美国能源部SLAC国家加速器实验室的超快电子衍射装置,在皮秒级时间尺度上捕捉了铝原子结构的动态变化。实验数据清晰地显示,第二次导电性骤降与原子排列方式的突变完全同步。这一发现不仅修正了现有物质模型,更揭示了极端条件下物质行为的全新规律。
这项发表于《自然·通讯》的研究,标志着极端物质研究进入全新阶段。新开发的非接触测量技术,为探索恒星内部、行星核心等不可触及环境提供了可靠工具。通过精确测定电导率等关键参数,科学家能够更准确地模拟地球磁场的生成机制,优化核聚变实验设计。目前该技术已在简单金属铝上验证成功,研究团队正计划将其扩展到铁等地核相关材料及更复杂的物质体系。
从恒星深处到地球核心,光作为新型探测工具正在揭开极端物质的神秘面纱。这项突破不仅解决了长期困扰物理学界的测量难题,更为人类理解宇宙中最极端的环境打开了实验研究的大门。随着技术不断完善,更多关于物质本质的惊人发现或许正在路上。











