钻石需要电击才能在地球深处结晶,大约1伏的电场就可以结晶
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钻石需要电击才能在地球深处
【菜科解读】
一项新的研究发现,在钻石开始在地球地幔深处生长之前,它们需要一点电场的电击。
钻石需要电击才能在地球深处结晶。
根据1月20日发表的研究,在基于实验室的实验中,科学家模拟了地幔(地壳正下方的一层)的条件,发现钻石只有在暴露在电场中时才会生长,即使是大约1伏的弱电场。
钻石由排列成特定晶体结构的碳原子制成。
它们形成地球表面下90英里(150公里),那里的压力达到数千兆帕,温度可以飙升至2732华氏度(1500摄氏度)以上。
但是,这种宝石“诞生”背后的许多因素是一个谜。
因此,一支由俄罗斯和德国科学家组成的小组专门研究了一个因素:地下电场。
研究人员收集了制造钻石所需的起始原料——碳酸盐和碳酸盐硅酸盐粉末,类似于地幔中富含碳酸盐的熔体。
他们将这些粉末放在实验室的人造地幔中,使其承受高达7.5吉帕的压力和高达2,912 F(1,600 C)的温度,并承受0.4至1伏特的电极供电电场。
经过长达40小时的变化周期后,形成了钻石,但只有当研究人员建立起大约1伏的电场时——这比大多数家用电池都弱。
而且,金刚石和石墨仅在阴极或电场的负部分形成。
这个点提供电子来启动化学过程——主要是为了让碳酸盐中的某些碳氧化合物经历一系列反应,变成二氧化碳,最终变成可以形成钻石的碳原子。
人造钻石很小,直径不大于0.007英寸(200微米,即五分之一毫米),但出人意料的是与天然钻石相似——两者均为八面体形状,并含有少量其他元素和化合物,包括研究人员说,相对较高的氮含量和硅酸盐碳酸盐夹杂物,也被称为钻石的“胎记”或瑕疵。
研究人员说:“这些实验表明局部电场在地幔中钻石形成中起着关键作用。
这种局部电压可能是由具有高电导率的地幔中的熔岩和流体产生的,但目前尚不清楚这些电场的强度。
”
帕里亚诺夫在另一份声明中说: “我们的方法有利于开发生产钻石和其他具有特殊性质的碳材料的新方法。
”
纯电场第一次引导电子运动 可开发新式电子显微镜
新的电导技术就像光纤中的波导一样,有望应用于导物质波实验、非侵入性电子显微镜等多个领域。
相关研究发表在5月9日出版的《物理评论快报》上。
厘清电子的属性对人们理解自然界的基本法则非常重要。
电子是首个显示出具有类似波的性质的基本粒子,因此,其在量子力学理论的发展过程中不可或缺,观测电子会给科学家研究物理学的基本法则提供新的视域。
然而,电子小且运行速度极快,因此很难控制。
目前与限制电子有关的实验主要在“彭宁离子阱”中进行,该离子阱将一个稳恒磁场同一个振荡电场结合在一起。
离子阱中使用的标准技术“保罗阱”1989年由因此获得诺贝尔物理学奖的德国物理学家沃尔夫冈·保罗发明,“保罗阱”建立于施加了一个射频电压的四个电极上,得到的电场会产生让离子保持在陷阱中央的驱动力。
现在,马克斯普朗克超快量子光学科研小组的负责人皮特·霍默霍夫领导的团队将“保罗阱”应用于引导电子上,通过朝建造在一个平板衬底上的电极施加一个约为1吉赫(GHz,千兆赫兹)的微波电压,首次使用纯电场有效地引导了电子慢速运动。
对于很多具有增殖电子的实验,比如要用到慢电子的干涉量度实验来说,使用纯电场限制电子非常具有优势。
实验中,电子在一个热源中(像钨丝在灯泡中被加热一样)产生,射出的电子被校准同几个电子伏特的一束平行光束平行,因此,电子无法进入由一个平板衬底上的5个电极生成的“波导”中,而是由电极上方半毫米内的一个振荡四极场将电子限制在径向,纵向没有力施加于电子上,此处的电子能沿着“导管”自由行进。
因为径向的限制非常强,电子被迫沿着电极小范围波动地行进。
霍默霍夫表示,该实验证明,电子能被纯电场有效地引导。
然而,因为电子源产生的有些电子束校准得不那么好,实验中失去了很多电子。
未来,科学家计划将新的微波导同锋利金属尖的电场产生的电子源结合在一起,有望提供校准得非常好的电子束。
科学家能利用新试验观测径向电压上电子的每个量子力学振荡。
该试验的参与者约翰内斯·霍夫罗格表示,实验中观察到的电子被强烈限制意味着,电子不太可能从一个量子状态“跃迁”到更高状态,单个量子状态会持续相当长的时间,科学家可用此进行量子实验,诸如使用被引导的慢电子进行的干涉量度实验等。
新方法也能用于开发新式电子显微镜技术
令科学家困惑的宇宙未解之谜:钻石星球,碳氧组成的水晶状白矮星结晶化超级钻石
每个人在晚上时候都遥望这浩瀚无际的天空,充满着憧憬和希望。
宇宙有着令人无法想象空间世界,那里存在着许多行星。
其中有一颗名叫钻石星球,关于它的发现以及特征,下面小编就来具体介绍一下。
钻石星球遍布结晶碳大家在听到钻石两个字,一定会欣喜若狂。
因为它历来是一种贵重的物质,是财富的象征。
不仅在地球各地分布着许多钻石,还在宇宙中也分部钻石。
这不科学家在宇宙中就发现了一颗钻石星球,引起了许多人的关注。
这颗星球距离人类50光年,一光年等于9亿多公里,至于距离大家可以算下了。
其直径是地球的三分之一,也就是4000多公里。
从望远镜上观测到,通体为蓝绿色,并推断出它是由碳和氧组成的水晶状态星球,核心是密度比较高的结晶碳,这可是一颗巨大的钻石。
白矮星来源钻石星球是一颗白矮星,主要有一颗比太阳略大的恒星在爆炸冷却后灰烬组成的,宇宙中大多数恒星在死亡以后就会变为白矮星,只有那些超大的恒星在爆炸后就会形成超行星。
所以说这这颗水晶状态下的白矮星是非常少的,显得比较珍贵。
白矮星内部结构不是钻石科学家在进一步探测得知,这颗白矮星办并不是一颗真正的钻石,因为它的内部结构上跟钻石非常不一样,但是却比较接近。
这一结论,令许多钻石迷大跌眼镜。
不过在近些年来,白矮星内部已经结晶化,堪称是宇宙中超级钻石。
超级钻石名花有主这颗闪闪发亮,非常美观的钻石已经有主人了,当时来自美国53岁男子弗兰克·斯皮诺向联合国递交一份正式法律声明,我将是这颗超级钻石星球主人,并且拥有一切所有权。
这一下看视乎,他将成为世界上最有钱的人了。