实验室首次产生了地核压力 100 倍以上的压力，创下了新纪录。
使用世界上最高能量的激光系统，物理学家将固体碳氢化合物样品短暂地置于高达 450 兆巴的压力下，这意味着海平面上地球大气压的 4.5 亿倍。
这相当于在一种罕见的白矮星（已知宇宙中密度最大的天体之一）的以碳为主的包层中发现的压力。 它可以帮助我们更好地了解这些压力对恒星亮度变化的影响。
宇宙中的大多数恒星都会以白矮星的形式结束生命，包括我们的太阳。 当它们到达主序氢聚变日的末尾时，它们将膨胀成红巨星，最终喷射出他们的大部分材料当核心塌陷成一颗白矮星时进入太空——一颗“死亡”的恒星不再能够支持聚变。
白矮星是稠密。 它们的质量可达太阳质量的 1.5 倍左右，被封装在一个地球大小的球体中。 只有一个叫做电子简并压力防止恒星在自身重力作用下坍缩。
在大约 100 兆巴的压力下，电子会从原子核中脱离 - 并且，因为相同的电子不能占据相同的空间，这些电子提供了防止恒星塌缩的向外压力。
这种压力不仅影响材料的可压缩性，还会降低因电子损失而电离的等离子体的不透明度。 这些属性之间的联系由材料的状态方程描述，该方程也可用于计算温度分布和冷却速率等属性。
然而，对于极端压力的状态方程（EOS）模型存在一些分歧。 对于白矮星，EOS 模型沿着所谓的休格尼奥激波（绘制压缩下压力和密度增加的曲线）可以变化 10%。
当试图了解宇宙的基本特性时，这可能是一个问题，因为白矮星应该是相当可预测的。 虽然它们发光，但光仅来自余热，而不是聚变，因此它们的冷却速率可以用作一种时钟确认宇宙的年龄，例如，他们周围星星的年龄。
这就是研究团队试图利用劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火装置（NIF）的激光系统来解决的问题。
“白矮星为恒星物理模型提供了重要的测试，但在这些极端条件下的 EOS 模型基本上未经测试，”物理学家安妮·克里彻说劳伦斯利弗莫尔国家实验室的教授。
“NIF 可以复制从行星和褐矮星的核心到太阳中心的条件。我们还能够在 NIF 实验中推断出雨贡尼奥激波沿线的不透明度。这是恒星结构研究的必要组成部分和进化。”
实验装置由一个小的、实心的、一毫米的碳氢化合物（塑料）珠组成，该珠子位于一个空心的金圆柱体内，其大小与铅笔橡皮擦大小相当，称为“橡皮”。空腔。 然后用激光器发出的 110 万焦耳紫外线照射，形成均匀的 X 射线浴，将塑料球加热到近 350 万开尔文。
珠子的外层被破坏了消融，它产生了每秒传播 220 公里的球形烧蚀冲击波，该冲击波呈球形会聚，导致通过珠子传播时压力不断增加。
顺便说一句，这一切都发生得非常快——冲击波只用了 9 纳秒就穿过了整个样本——但是，利用 X 射线照相术，研究小组能够记录休戈尼奥特冲击波，测量到样本外部 100 兆巴的压力。当珠子到达中间时，其能量已达到 450 兆。
地核内的压力为 3.6 兆巴。 此前，此类受控实验中达到的最高压力为 60 兆巴。
研究小组表示，实验中产生的压力与碳包层（核心周围的对流区域）一致，即所谓的“热DQ白矮星。这些相对罕见；与普通白矮星的大气层主要由氢和氦组成的不同，热 DQ 的大气层主要由碳组成，而且它们异常炎热和明亮。
其中一些在旋转时也会脉动，导致亮度变化。 为了理解这些脉动并对其进行建模，我们需要准确地了解恒星中的物质在压力下的行为。
除了 X 射线照相术之外，物理学家还使用 X 射线汤姆逊散射来测量样品中的电子温度和电离程度。 它也引起了热议。
“我们测量到高压下不透明度的降低，这与碳内壳的显着电离有关，”克里彻说。
“雨贡纽的压力范围对应于白矮星碳包层的条件。我们的数据与包括详细电子壳结构的状态方程模型一致。”
这意味着电离最终使材料比没有电子壳的模型更具可压缩性。 这对热 DQ 中碳包膜的可压缩性和不透明性提出了新的限制，这反过来又有助于更好地了解其特性和演化。 所有这一切，都来自我们星球上的实验室实验。
该研究发表于自然。
