异国情调的混合物：X射线散射能够仔细审查行星和星星的内部

通过使用新的测量方法 - 所谓的X射线汤姆森散射 - 一个国际研究人员团队能够证明海王星或天王星等行星内部的高压溶解碳氢化合物进入其辛金，将释放的碳原子转化为钻石结构。由于新的测量方法，这种情况下，专家呼叫温暖，致密的物质，并且在地球上自然不会发生这种情况，可以更密切地检查。

在实验室中重建极端条件，就像行星内部和星星的内部，非常复杂，只能实现一秒钟的分数。由Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（HZDR）领导的国际研究团队现在已经借助X射线散射在高压下评估了不同元素混合物的行为的新方法。结果磨练以前的测量和加强了海王星和天王星等行星的问题可以急剧改变的前提：冰巨人内部的热碳氢化合物混合物可以产生一种钻石雨，因为研究人员在自然通信中报告。

既不是固体，也不是流体，既不是气态，也不是等离子体：行星内部的物质和恒星可以采用特定的中间状态，在数千度的温度下，压缩一千次的地球大气 - 专家称之为温暖致密的问题。我们还有很多我们仍然不了解它。实验室实验设置为改变所有这些，而是​​技术上非常复杂，因为这种异国情调的状态不会自然地发生在地球上。这一切都意味着人造温和的制作和研究都是调查人员和理论者的挑战。“但在最后的手段中，如果我们想要建模行星，我们必须了解温暖密度的过程，”Dominik Kraus博士，研究博士和策划方法后面的测量方法解释。“我们现在有一个非常有前途的基于X射线散射的新方法。我们的实验正在提供重要的模型参数，之前，我们只有大规模的不确定性。这将变得更加相关，我们发现更多的外产行程。“

钻石淋浴 - 行星能源

在斯坦福大学的斯塔克国家加速器实验室，研究人员研究了在冰巨人，碳氢化合物的情况下为行星典型的混合物的结构的结构。标准塑料薄膜用作行星烃的替代品。光学高能激光将塑料转换为温暖的物质：短，强烈的激光脉冲在薄膜中产生冲击波并将塑料压缩到极端。“我们生产约150万条酒吧，相当于缩略图表面上约250个非洲大象的重量施加的压力，”Kraus说，说明了尺寸。发生的情况是激光冲击波也将问题加热到大约5,000度。为了评估效果，研究人员在样品处射击一个极其强大的X射线激光器。根据光线散射的方式通过样品，它们可以吸引关于物质结构的推断。

研究人员观察到，在一种温暖的物质状态下，以前塑料生产钻石。高压可以将烃分成碳和氢气。释放到金刚石结构中的碳原子。在类似海王星和天王星的行星的情况下，这意味着在其内部形成钻石可以触发额外的能源。钻石比它们周围的物质重，并且在钻石雨中慢慢地沉到地球的核心。在该过程中，它们抵抗周围环境并产生热量 - 这是行星模型的重要因素。

X射线散射增强测量精度

在早期的实验中，Kraus和他的团队是第一个在实验环境中使用X射线衍射在行星中形成钻石的形成。但是X射线光的衍射图案只能露出结晶结构。使用额外的探测器，研究人员现在还分析了在物质中散射光的方式。它们将各种散射部件彼此与理论模拟进行比较。这一过程能够精确审查整个物质结构。“在冰巨人的情况下，我们现在知道碳在分离时几乎完全形成钻石，并不接受流体过渡形式，”克拉斯解释说。

该方法不仅比X射线衍射更敏感，也可以更广泛地使用，因为它对分析的光源进行了较少的技术要求。国际研究团队现在计划将其应用于类似于气态行星中的氢气混合物，并在小颗星内部发现的压缩纯氢气。这些实验计划在欧洲XFEL的极端领域（Hibef）的亥姆霍兹国际梁线上，可以帮助研究人员了解我们已经了解我们的太阳系外部的许多行星，以确定生活是否可能甚至可能在其中任何一个。

融合实验也可以从新的测量方法中受益。融合研究还试图在恒星中发生巨大压力发生的地球过程。在惯性监禁融合期间，氘和氚燃料被加热至极端，压缩 - 温度致密的物质是中间状态。在X射线散射的帮助下，可以精确地监测该过程。

参考：“X射线汤姆森散射作为诊断作为温暖致密物质的诊断”由S.Frydrych，J.Vorberger，NJ Hartley，AK Schuster，K.Ramakrishna，AM Saunders，T.Van Driel，RW Falcone，LB Fletcher， E. Galtier，EJ Gamboa，Sh Glenzos，E.Granados，MJ Macdonald，AJ Mackinnon，EE McBride，I. Nam，P. Neumayer，A.Pak，K.Pak，K.Voigt，M. Roth，P. Sun，Do Gericke，Do Gigt T.Döppner和D. Kraus，2020年5月26日，自然传播.DOI：
10.1038 / s41467-020-16426-y