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美科學(xué)家將制造懸浮金屬液滴 揭開(kāi)玻璃之謎

2010-04-02 來(lái)源：中國經(jīng)濟網(wǎng)

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　　懸浮室將使用電較誘導金屬液滴表面的電荷。在此之后，電磁場(chǎng)將負責讓液滴在一個(gè)點(diǎn)上保持懸浮狀態(tài)。橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室的另一臺機器"散變中子源"將產(chǎn)生中子束，目標直指懸浮液滴。(中子是原子核中的電中性亞原子粒子)研究人員計劃讓中子擔任光線(xiàn)的"替身"，形成一個(gè)中子顯微鏡用以研究液體。穿過(guò)液滴過(guò)程中，中子能夠與液滴中的原子發(fā)生相互作用。當中子在液滴另一面出現時(shí)，它們會(huì )因液滴中的原子排列呈現出一種獨特的結構。


　　凱爾頓說(shuō)："我們希望懸浮室實(shí)驗能夠為我們提供有關(guān)液體中從未被研究的東西的信息。如果原子在液體中移動(dòng)，我們能夠通過(guò)中子穿過(guò)的方式了解這種移動(dòng)。"在室溫下以固態(tài)存在的金屬必須被置于高溫環(huán)境以保持液態(tài)。研究人員計劃采用激光束照射液體樣本以保持加熱狀態(tài)，而后調整激光束能量進(jìn)而調節溫度，讓液態(tài)金屬冷卻成玻璃。


　　物理學(xué)家希望在不同形態(tài)下比較金屬的微觀(guān)結構，以確定哪些因素決定形態(tài)差異。凱爾頓表示："如果對從液體變成玻璃的結構差異進(jìn)行觀(guān)察，我們就能發(fā)現差異，但這種差異非常微妙。"


　　固體擁有籌備非常嚴密的結構，原子有規則地排列并且不斷重復，就像是一個(gè)個(gè)積木。隨著(zhù)時(shí)間流逝，這種結構仍比較穩定。相比之下，液體中的原子排列則較為混亂，以不斷變化的不規則結構聚集在一起。從表面上看，玻璃更像是固體，但內部原子排列卻更接近液體。它們也會(huì )發(fā)生變化，只是速度比固體更為緩慢，這也就是為什么舊玻璃靠近底部的地方更厚。隨著(zhù)時(shí)間推移，玻璃的一些區域在引力作用下向下"滲漏"，但這一過(guò)程非常緩慢，很難被觀(guān)察到。


　　物理學(xué)家表示，雖然玻璃中的原子在一定程度上隨機排列，但它們實(shí)際上要比表面看起來(lái)更為穩定。絕大多數原子可能被它們的鄰居禁錮在一定位置，對于移動(dòng)的原子來(lái)說(shuō)，其周?chē)脑右膊坏貌话l(fā)生移動(dòng)。因此，玻璃流動(dòng)的原因就是內部大量原子的共同移動(dòng)。


　　凱爾頓及其團隊在懸浮室進(jìn)行的早期實(shí)驗顯示，原子以有序結構聚集在一起可形成島狀物。這些島狀物似乎可以干擾在固體中形成的更大結構，它們的存在阻止液體變成固體，讓液體保持一種較為混亂的狀態(tài)。但對于島狀物如何發(fā)揮作用或者所有玻璃中是否都存在這種現象，研究人員并沒(méi)有達成一致意見(jiàn)。他們希望未來(lái)的懸浮室實(shí)驗能夠提供新線(xiàn)索。

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