设立黄金和白金标准 这是以前很少有人去的地方

就像两个超级英雄最终联手一样，桑迪亚国家实验室的 Z 机器——世界上最强大的电脉冲发生器——和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火设施——地球上最有活力的激光源——在一系列 10 项实验中详细描述了黄金和铂金在如此极端的压力下，它们的原子结构瞬间扭曲，就像游乐屋镜子中的图像一样。

在其他环境中引起的类似高压变化产生了一些奇怪的现象，例如氢以金属流体的形式出现，氦以雨的形式出现，钠以透明金属的形式出现。但是直到现在还没有办法准确校准这些压力和反应，这是控制它们的第一步。

桑迪亚经理 Chris Seagle 说，他是最近发表在《科学》杂志上的一篇技术论文的作者，“我们的实验旨在测量黄金和铂金的这些变形随时间的变化。压缩为我们提供了压力与密度的测量值。”

在两台大型机器上进行实验后，研究人员开发了黄金和铂金对极端压力的反应表。“这些将提供一个标准，帮助未来的研究人员校准其他金属在类似压力下的反应，”另一位论文作者和桑迪亚首席科学家让 - 保罗戴维斯说，他致力于对极端数据进行可靠的分类。

在这些压力下实验产生的数据——大约 1.2 万亿帕斯卡(1 万亿帕斯卡)，一个与核爆炸相关的压力——可以帮助理解系外行星的组成、行星撞击的影响和结果，以及月球是如何形成的.

被称为帕斯卡的技术单位非常小，经常以千、百万、十亿或万亿的倍数出现。用大气压单位来形象化这些影响的规模可能更容易。地球中心大约是海平面大气压的 360 万倍，即 360 万个大气压。Z 的数据达到了 400 万个大气压，或海平面大气压的 400 万倍，而国家点火装置达到了 1200 万个大气压。

钻石砧的力量

值得注意的是，这种压力可以在实验室中通过称为金刚石砧的简单压缩装置产生。

然而，“我们没有这些极端压力范围的标准，”戴维斯说。“虽然研究人员看到了有趣的事件，但他们无法将它们相互比较，因为一位研究人员以 1.1 兆帕的水平呈现的数据在另一位研究人员的尺度上仅为 0.9。”

他说，需要的是一个潜在的校准工具，例如这些实验帮助创建的数值表，以便科学家们讨论在相同记录的压力下取得的结果。

“Z-NIF 实验将提供这一点，”戴维斯说。

在 Lawrence Livermore 研究员 DE Fratanduono 的指导下，整个实验依靠 Z 机器的准确性来检查 NIF 的能力。

Z的精度，NIF的威力

Z 的力是由其强大的无冲击磁场产生的，该磁场由其 2000 万安培的脉冲产生数百纳秒。相比之下，一个 120 瓦的灯泡使用 1 安培。

这种方法的准确性重新聚焦使用 NIF 方法实现的更高压力。

NIF 的压力超过了土星核心的压力，即 850 吉帕斯卡。但它的激光压缩实验有时需要在压缩波开始时进行小冲击，从而提高材料的温度，这可能会使旨在设定标准的测量结果失真。

Seagle 说：“无冲击压缩的要点是将所研究的材料的温度保持在相对较低的水平。”“基本上，这种材料在压缩时会发热，但它应该保持相对凉爽——数百度——即使在太帕斯级压力下。最初的加热是一个麻烦的开始。”

Z 贡献了一半的“射击”或发射次数，约占数据的三分之一，被认为是高达 400 吉帕斯卡结果的标准的另一个原因是，Z 的样本大小大约是其 10 倍：600 到1,600 微米厚，而 NIF 上的厚度为 60 至 90 微米。一微米是千分之一毫米。

更大的样本、更慢的脉冲意味着更容易的测量

“因为它们更大，Z 的样品对材料的微观结构不如 NIF 敏感，”戴维斯说。“更大的样本和更慢的脉冲更容易测量到相对较高的精度。将这两种设施结合起来确实严格限制了标准。”

结合 Z 和 NIF 数据意味着可以使用精度更高但强度更低的 Z 数据来确定中低压力响应，并通过数学调整减少高压 NIF 数据的误差。

“这项研究的目的是产生大约一兆帕的高精度压力模型。我们做到了，所以这种设施的组合是有利的，”Seagle 说。