科学家实验室模拟极端宇宙环境：欲解开宇宙之谜

科学家希望通过在实验室模拟基本的物理情况，更好地理解宇宙中的一些暴力现象。

在科学家建立的第三个极端宇宙模型中，他们模拟的强大宇宙粒子“加速器”(如超大质量黑洞)可以将等离子体推开几十万光年。科学家希望找出这些能量“助推器”是如何工作的，以便进一步增强他们对宇宙的理解。

“我们使用高能激光束来创造物质的极端状态，在原子水平上，我们使用最先进的X激光源来分析这些物质的状态。”齐格弗里德，SLAC实验室的科学家？齐格弗里德·格伦泽说。

在最近的三项研究中，科学家们通过实验室实验了解到了更多关于陨石撞击、巨型行星核心和宇宙粒子的信息。

第一项研究的目的是，如果陨石撞击到石墨天体的表面，是否可以转化为钻石。科学家预测，这种撞击可能会将石墨转变成一种叫做兰斯德尔的钻石，这种钻石比传统的钻石更坚硬。

"兰斯德尔·斯通的存在一直有争议，但我们现在已经找到了令人信服的证据."格兰特说。

研究小组使用高能激光脉冲加热石墨表面。激光脉冲可以向样品中发射冲击波并快速压缩。随着超快X射线穿过样品内部，研究人员成功地观察到冲击波改变石墨原子结构的过程。

第一项研究的目的是，如果陨石撞击到石墨天体的表面，是否可以转化为钻石。研究小组使用高能激光脉冲加热石墨表面。激光脉冲可以向样品中发射冲击波并快速压缩。随着超快X射线穿过样品内部，研究人员成功地观察到冲击波改变石墨原子结构的过程。

第二项研究集中在可能发生在巨大气体行星如木星内部的转变过程。科学家认为，在高压和高温下，液态氢会从“普通”电绝缘状态变成金属导电状态。如果我们能理解这个过程，我们将会了解更多关于行星形成和太阳系演化的细节。

“如果我们能理解这个过程，我们就能了解更多关于行星形成和太阳系演化的细节。”格兰特说他也参与了这项研究。“尽管早在20世纪30年代就有人提出了这一转变过程，但我们还没有机会直接研究原子变化过程。”

直到格兰兹和他的同事在劳伦斯？利弗莫尔国家实验室(LLNL)进行了实验，只有那时他们才有这样的机会。他们使用实验室的高功率骏利激光快速压缩和加热液态氘样品(即氘)。然后他们还用x光观察样本结构的变化。

该团队发现，当压力达到250，000个大气压，温度达到7，000华氏度(3，871摄氏度)时，氘确实从中性的绝缘液体变成了离子化的金属液体。

“计算机模拟结果显示，当跃迁发生时，最初在重氢分子中结合在一起的两个原子会分离，”保罗说，他是加州大学伯克利分校的研究生，也是这项研究的主要作者。保罗·戴维斯说，“冲击波产生的高压和高温似乎将氘分子分成两半，导致它们的电子变得*，从而导电。”

在科学家建立的第三个极端宇宙模型中，他们模拟的强大宇宙粒子“加速器”(如超大质量黑洞)可以将等离子体推开几十万光年。这些“加速器”和储存在其电磁场中的能量可以转化成少量能量极高的粒子，产生短而强度极高的伽马射线。

科学家希望找出这些能量“助推器”是如何工作的，以便进一步增强他们对宇宙的理解。该实验还可以为设计更好的加速器提供新的灵感。加速器是许多基础物理实验和医疗设备的核心。

研究人员认为磁场重联现象可能是宇宙加速器的主要能源之一。磁重联指的是磁场线在等离子体中断开，然后以另一种方式重新结合在一起，并释放磁能的过程。

研究人员已经进行了大量的计算机模拟来确定等离子体在这些实验中的行为。

“如果将来有人想通过实验研究粒子如何从磁场重联中获得能量，我们的研究结果将为他们提供一个诀窍。”这项研究的主要作者西摩？塞缪尔·托托里卡说。