據外媒報道，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的研究人員在羅徹斯特大學激光能量學實驗室(LLE)的Omega激光設備上探索了激波壓縮鉭的高壓行為。這項工作表明鉭在高壓下沒有遵循預測的相變化，而是保持體心立方(BCC)相一直到熔化。
這項工作的結果發表在《Physical Review Letters》的一篇論文上，重點是研究人員如何研究鉭在納秒量級的幾兆壓強下的熔化行為。
這篇論文的主要作者Rick Kraus指出：“這項工作為材料如何在如此極端的條件下熔化和反應提供了一種改進的物理直覺。這些技術和改進后的知識庫現在正被應用於了解岩石行星的鐵核是如何凝固的以及跟更多程序相關的材料。”
Kraus表示，這項研究解決了長期以來關於鉭的高壓和高溫相圖的爭論，表明BCC是高壓下的穩定相，熔體曲線比以前的許多測量都更陡。
除了鉭相圖本身的科學重要性之外，這項工作是更廣泛努力的一部分，通過開發出動態壓縮平台來達到精確限制熔化和凝固轉變的目的。這些努力有助於確保研究人員在預測一個動態事件的結果時能正確地模擬這些轉變。
這項工作代表了極端條件下材料原位表徵的新前沿。在以前的實驗中，激波壓縮下的熔化是通過激波速度或光學性質的不連續變化間接推斷出來的。“能夠‘觀察’這種結構從固體到液體的轉變是非常令人興奮的，”該研究的論文合著者Federica Coppari補充道。
在這樣的極端條件和短時間尺度的實驗中，研究人員清楚地確定了熔體，他們幫助限制了熔體隨時間變化的行為並發現這樣的動態實驗是在觀察平衡相邊界。
實驗使用歐米茄激光器的單束激光在鉭樣品中產生強烈的衝擊波。該團隊利用另外12束射線創建了一個基於等離子體的X射線源–用於X射線散射測量。在每一個連續的實驗中，研究小組增加了樣品中衝擊波的強度，通過使用X射線衍射診斷來評估鉭的狀態。
Kraus說道：“我們觀察到從固態BCC到BCC和液態鉭的混合相再到完全液態鉭的轉變過程。通過利用我們從這些實驗中獲得的過渡壓力以及之前關於鉭的狀態方程信息，我們也能限制鉭的熔化溫度。”
研究人員們已經在高壓條件下對鉭進行了大量的研究並測量了不同的熔化曲線。“因此，對於我們來說，能夠解決高度研究材料中的爭議是非常重要的，這樣我們就可以確保我們使用的是被研究團體接受的正確技術，”Kraus稱。