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2020-01-01X光也能分析星體內部物質 457 期

Author 作者編輯部

【本刊訊】暖緻密物質（warm dense matter, WDM）是一種介於固態與離子態的物質，擁有與固態物質相同的密度，但溫度高達攝氏一萬度以上。雖然目前科學家能在實驗室中模擬並製造此物質，但因極高溫的狀態造成研究困難，而過去科學家透過照射X光進行研究的效果與效率也較差。近期，英國倫敦帝國學院（Imperial College London）和科學與技術設施委員會（Science and Technology Facilities Council, STFC）合作，利用超短脈衝X光（ultrashort x-ray）對暖緻密物質進行研究。

他們以雙子星雷射系統（Gemini Laser）對暖緻密物質進行分析。由於雙子雷射系統包含的兩種200兆瓦（TW）雷射光束，其一可用於製造暖緻密物質，另一束則可對該物質的內部條件進行探測與分析。研究人員表示，過去所使用的低功率雷射系統需照射50~100次的X光才能達到雙子星雷射系統照射一次的效果，而雙子星雷射系統照射僅需花費一飛秒（fs，10^-15秒），檢測分析速度大幅增加，且可以探測WDM內快速變化的事件。

實驗過程中，團隊利用加熱後的鈦金屬樣本進行實驗，在經過雙子星雷射照射後成功分析樣品內部的電子及離子分布情形。此外，團隊也計畫透過此系統，探究電子如何將能量快速轉移給離子。研究人員凱特爾（Brendan Kettle）在倫敦帝國學院的新聞報導中表示，本次的研究不只能應用於暖緻密物質，未來也可應用於恆星的核融合研究，分析行星內部構造。

新聞來源
B. Kettle et al., Single-Shot Multi-keV X-Ray Absorption Spectroscopy Using an Ultrashort Laser-Wakefield Accelerator Source. Physical Review Letters, 2019.

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