研究人員測量過冷原子液體中的晶體成核

位于漢堡附近舍內(nèi)費爾德的歐洲 XFEL 研究人員仔細(xì)觀察了過冷液體中第一次結(jié)晶核的形成過程。他們發(fā)現(xiàn)，這種形成時間比之前認(rèn)為的要晚得多。這一發(fā)現(xiàn)可能有助于更好地了解未來云層中冰的形成，并更準(zhǔn)確地描述地球內(nèi)部的一些過程。

每個孩子都知道，當(dāng)天氣變得極冷時，水就會結(jié)成冰。對于水來說，這種情況通常發(fā)生在 0°C(水的熔點)以下。這是我們使用的攝氏溫標(biāo)上的一個固定點。

然而，從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變是一個非常復(fù)雜的過程，很難在原子水平上進(jìn)行實驗研究。其中一個原因是晶體是隨機(jī)形成的：你不知道它何時何地發(fā)生。

此外，液體可以長時間保持亞穩(wěn)態(tài)：即使它實際上應(yīng)該凍結(jié)并變成固體，它仍保持液態(tài)。這使得確定晶體形成的最佳時刻并觀察其生長變得極其困難。

然而，這些影響與自然界息息相關(guān)。例如，它們在云層中冰的形成或地球內(nèi)部的進(jìn)程中起著決定性的作用。

利用歐洲 XFEL 的 X 射線自由電子激光器發(fā)出的強(qiáng)烈 X 射線閃光，位于漢堡附近舍內(nèi)費爾德的歐洲 XFEL 的一個國際研究小組現(xiàn)已成功精確測量過冷液體的成核。實驗在真空中進(jìn)行，因此 X 射線不會與空氣中的分子相互作用，從而干擾實驗。

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