科学家拟借助同步辐射加速器模拟地核极端环境
时间:2017-12-07

  科学网 - 科学家打算用同步辐射加速器模拟核四极环境

  样品将被加热到非常高的温度,然后被X射线。

  目前,科学界普遍认为,地球的核心分为实心核,熔核核,外核物质对流造成的地磁场。

  北京时间11月19日,根据英国广播公司本周四的一项旨在再现实验室地球核心环境条件的实验,正式启动。

  位于法国东南部格勒诺布尔市的欧洲同步辐射装置(ESRF)是世界上第一台第三代同步加速器,科学家们现在计划使用它们的ID24射线束将X射线应用于极端温度,通过检测X射线的吸收模式,科学家们将能够了解细胞核在细胞核内部或细胞核附近位置的神秘机制,例如,这项研究有望为科学家提供一个想法为什么有时会发生地球磁场的突然反转。

  地球的核心,即所谓的核心,位于海平面以下3000公里,科学家将无法到达那里进行实地考察,即使我们耗尽了目前最先进的技术,我们现在也只能钻一个深度可以忽略不计的深入地表最外层的地表,在地表最薄处,地壳厚度只有10公里。

  正是由于这些局限性,科学家们不得不寄希望于实验室能够尽可能地复制和模拟地球原子核或地球附近的极端热压缩条件,以便我们可以回答诸如此类的问题产生了地磁场,为什么会发生突然的变化,以及这样的地震波如何通过地球的核心。

  这个ID24光束实验的核心是所谓的钻石砧座,这是一种简单而又简单的方法,可以创造一个极其有压力的环境,这种环境已被证明是行之有效的:将小型标本切成两块,仔细切割钻石和挤压之间。放置在中间的样品将不断加压,直到承受数百万次表面环境的压力。高能激光器将通过金刚石晶体照射样品,将其加热到10000摄氏度以上(相比之下,太阳表面只有约6000摄氏度),然后科学家们使用X射线来了解内部结构以及在这些条件下样品中的化学变化。

  在最新升级之后,ID24辐射计允许X射线聚焦在焦点直径小于百万分之一米的非常小的点上。另外,整个样品在热量和压力下的变化可以通过比以前精确几百倍的监测仪器记录下来。感谢一款每秒拍摄100万张照片的新型高速相机。

  ID24首席科学家Sakura Pascarelli表示:“科学家也可以在其他国家(主要是日本和美国)使用高能同步辐射加速器进行类似的实验,但是我们拥有微秒级的分辨率和非常高精度的聚焦装置这是其他地方无法比拟的,升级后的ID24光束单元与ESRF分开,很多人甚至在第一个用户到达之前就开始问我,希望分享我们的技术。

  ID24是来自欧洲同步辐射装置(ESRF)的八个波束中最早的一个。作为最近ESRF改造项目的一部分,ID24也将进行彻底升级,这个项目耗时8年,耗资1.8亿欧元。

  BBC网站报道(英文)

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