เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย เฟสน้ำแข็งเหนือไอออนสามารถอธิบายสนามแม่เหล็กที่ผิดปกติรอบดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนได้

เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย สำหรับสารประกอบทางเคมีที่ค่อนข้างง่าย น้ำโดยเฉพาะอย่างยิ่งพันธุ์ที่แช่แข็งนั้นเป็นที่เข้าใจได้ไม่ดีอย่างน่าประหลาดใจ ทีมนักวิจัยนานาชาติได้ค้นพบความลึกลับนี้โดยการวัดโครงสร้างและคุณสมบัติของน้ำแข็งที่รู้จักกันในชื่อน้ำแข็ง XVIII และเฟสน้ำแข็ง superionic อื่นคือ ice XX การทำงานของทีมอาจทำให้กระจ่างเกี่ยวกับการก่อตัวของสนามแม่เหล็กที่ผิดปกติของดาวเคราะห์ยูเรนัสและเนปจูน 

ซึ่งคาดว่ามีน้ำแข็งสองเฟสนี้อยู่ลึกเข้าไปในส่วนลึกของพวกมัน

แม้ว่าน้ำแข็งส่วนใหญ่ที่พบบนโลกจะมีโครงสร้างเป็นหกเหลี่ยม (นึกถึงเกล็ดหิมะ) น้ำแข็งสามารถก่อตัวเป็นผลึกและอสัณฐานได้อย่างน้อย 20 แบบ พฤติกรรมที่น่าสงสัยนี้ส่วนหนึ่งมาจากพันธะระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอระหว่างอะตอมของไฮโดรเจนสองอะตอม ซึ่งแยกจากกันด้วยอะตอมของออกซิเจนเพียงอะตอมเดียว

น้ำแข็งร้อนและเฟสน้ำแข็งอื่น ๆ

รูปแบบความกดอากาศสูงที่มีการศึกษามากที่สุดรูปแบบหนึ่งคือน้ำแข็ง VII หรือที่เรียกว่า “น้ำแข็งร้อน” เฟสคริสตัลลูกบาศก์ (bcc) ที่เน้นร่างกายที่แปลกใหม่นี้ก่อตัวที่อุณหภูมิแวดล้อมที่ความดันที่สูงกว่า 2.3 GPa (ความดันบรรยากาศประมาณ 23,000 เท่าที่ระดับน้ำทะเล) และได้รับการทฤษฎีว่ามีอยู่ในเขตมุดตัวเย็นภายในเปลือกโลกและบนดาวเสาร์ ดวงจันทร์น้ำแข็งไททัน

เฟสน้ำแข็งรูปแบบใหม่ น้ำแข็ง superionic หรือน้ำแข็ง XVIII คาดว่าจะมีอยู่ที่อุณหภูมิและความดันที่สูงขึ้น ประมาณ 1,000 K และ 40 GPa น้ำแช่แข็งรูปแบบนี้ประกอบด้วยไฮโดรเจนไอออนที่มีลักษณะคล้ายของเหลว ซึ่งก็คือโปรตอน ซึ่งกระจายตัวอย่างรวดเร็วผ่านโครงตาข่ายที่เป็นของแข็งของอะตอมออกซิเจน น้ำแข็งเหนือไอออนสามารถประกอบขึ้นเป็นส่วนใหญ่ของส่วนภายในของดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน โดยโปรตอนที่กระจายตัวเร็วช่วยสร้างสนามแม่เหล็กที่แรงและซับซ้อนซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของดาวเคราะห์ “ยักษ์น้ำแข็ง” เหล่านี้

จำลองสภาพภายในยักษ์น้ำแข็ง

“ระยะ superionic ของน้ำแข็งถูกทำนายไว้เมื่อสองทศวรรษที่แล้ว แต่เมื่อเราเริ่มการทดลองเมื่อ 10 ปีที่แล้ว ไม่มีหลักฐานการทดลองโดยตรงเกี่ยวกับการดำรงอยู่ของระยะ superionic นี้” หัวหน้าทีมร่วมVitali Prakapenkaนักวิทยาศาสตร์ของ beamline ที่มหาวิทยาลัย เมืองชิคาโกสหรัฐอเมริกา บอกกับPhysics World “และการประมาณค่าทางทฤษฎีของช่วงความคงตัวของความดันและอุณหภูมิสำหรับช่วงนี้เป็นเรื่องที่ถกเถียงกันอย่างมาก”

ในอดีต Prakapenka อธิบายว่ากลุ่มวิจัยต่างๆ ได้รวบรวมข้อมูลการทดลองในขั้นตอนเหล่านี้โดยใช้เทคนิคเอ็กซ์เรย์และออปติคัล ข้อมูลเหล่านี้บอกเป็นนัยว่าน้ำมีพฤติกรรมผิดปกติภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิความกดอากาศสูง แต่ลักษณะที่กระจัดกระจายของผลลัพธ์ทำให้ภาพรวมไม่ชัดเจน “ตอนนี้เราได้ไขปริศนานี้แล้ว” เขากล่าว

ร่วมกับเพื่อนร่วมงานAlexander GoncharovจากCarnegie Institution of WashingtonและSergey Lobanovจากศูนย์วิจัยธรณีวิทยาเยอรมัน GFZ Potsdam Prakapenka ได้วัดโครงสร้างและคุณสมบัติของน้ำแข็ง XVIII และเฟสน้ำแข็ง superionic อื่นคือ ice XX ในการทำเช่นนี้ นักวิจัยเริ่มโดยการวางตัวอย่างน้ำที่อุณหภูมิห้องในเซลล์ทั่งเพชรและเพิ่มแรงดันเป็น 150 GPa ทำให้เกิดน้ำแข็ง VII หรือน้ำแข็ง X จากนั้นจึงเพิ่มอุณหภูมิของน้ำเป็น 6500 K โดยให้ความร้อนสูง – พลังแสงเลเซอร์ นี่คือสภาวะที่อยู่เหนือดาวยูเรนัสและเนปจูนหลายพันกิโลเมตร ซึ่งน่าจะมีน้ำมากกว่า 60%

ต่อไป นักวิจัยใช้เทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์

เพื่อสังเกตว่าโครงสร้างน้ำแข็งผลึกเปลี่ยนแปลงและกลายเป็น superionic อย่างไร พวกเขาทำการทดลองเหล่านี้โดยใช้รังสีซินโครตรอนที่สว่างมากที่Advanced Photon Source (APS) ของArgonne National Laboratoryซึ่งได้รับการสนับสนุนโดยการวัดสเปกโตรสโกปีด้วยแสงที่ห้องปฏิบัติการ Earth and Planets ของ Carnegie ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบการนำแสงของน้ำแข็ง พวกเขาสังเกตสองขั้นตอน – น้ำแข็ง XVII และน้ำแข็ง XX – และกำหนดความดันและอุณหภูมิที่ขั้นตอนเหล่านี้ได้รับการเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติทางแสงอย่างกะทันหัน

ของเหลวที่อุดมด้วยน้ำเป็นสื่อกระแสไฟฟ้านักวิจัยกล่าวว่าผลลัพธ์ของพวกเขาสามารถช่วยอธิบายสนามแม่เหล็กของดาวยูเรนัสและเนปจูนได้ ซึ่งไม่ปกติตรงที่พวกมันไม่วิ่งกึ่งขนานและสมมาตรกับแกนของการหมุนของดาวเคราะห์ (เช่นเดียวกับที่สนามแม่เหล็กของโลกทำ) แต่สนามแม่เหล็กของยักษ์น้ำแข็งจะเบ้และอยู่นอกศูนย์กลาง แบบจำลองว่าก่อตัวอย่างไรจึงตั้งสมมติฐานว่าไม่ได้เกิดจากการเคลื่อนที่ของเหล็กหลอมเหลวในแกนกลาง (เหมือนบนโลก) แต่เกิดจากของเหลวที่อุดมด้วยน้ำเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าในส่วนที่สามของดาวเคราะห์ภาพถ่ายยานโวเอเจอร์ของดาวยูเรนัสเป็นวัตถุทรงกลมสีน้ำเงินซีดที่แทบไม่มีลักษณะเฉพาะ สิ่งที่เราไม่รู้เกี่ยวกับดาวยูเรนัส (และดาวเนปจูน)

“เราสามารถดึงแรงดันและอุณหภูมิภายในดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนได้” โลบานอฟอธิบาย “ในที่นี้ ความดันสามารถวัดได้คร่าวๆ เพื่อวัดความลึกภายใน จากขอบเขตของเฟสที่ได้รับการขัดเกลาที่เราได้วัด เราพบว่าประมาณหนึ่งในสามบนของดาวเคราะห์ทั้งสองเป็นของเหลว แต่ภายในที่ลึกกว่านั้นประกอบด้วยน้ำแข็ง superionic ที่เป็นของแข็ง สิ่งนี้ยืนยันการคาดการณ์เกี่ยวกับที่มาของสนามแม่เหล็กที่สังเกตได้”

“การศึกษาของเราเป็นเพียงขั้นตอนแรกในการอธิบายลักษณะโครงสร้างของเฟสเหนือไอออน ความหนาแน่น สมบัติทางแสง และขอบเขตความดัน-อุณหภูมิ” Prakapenka กล่าวเสริม เขากล่าวว่าการศึกษาในอนาคตจะมุ่งเน้นไปที่การตรึงธรรมชาติของสถานะของสสารที่มีลักษณะเฉพาะนี้โดยการรวมการจำลองเชิงทฤษฎีเข้ากับการวัดค่าการนำไฟฟ้าของเฟส superionic ทดลอง ความหนืด ปฏิกิริยาเคมี และผลกระทบขององค์ประกอบ

MBL ซึ่งแอนเดอร์สันเสนอด้วย เป็นรูปแบบพิเศษของการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นที่เกิดจากความผิดปกติที่เกิดขึ้นในระบบควอนตัมแบบมีปฏิสัมพันธ์ เมื่อระบบหลายส่วนอยู่ภายใต้การสุ่มจำนวนเล็กน้อย การรบกวนเหล่านี้อาจทำให้ความสมมาตรของโลกเสียไป เช่น ค่าคงที่การแปลเชิงพื้นที่ อย่างไรก็ตาม เมื่อระดับของความผิดปกติเกินเกณฑ์ที่กำหนด ชุดของความสมมาตรในท้องถิ่นชุดใหม่ก็ปรากฏขึ้น โดยมีอนุภาคเยือกแข็งเข้าที่ เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย