太陽系中可能隱藏著一種未知的物質(zhì)狀態(tài)

閱讀時長：3分鐘 | 你敢信嗎？在太陽系邊緣那兩顆神秘冰巨星——天王星和海王星內(nèi)部，可能隱藏著一種我們在地球上從未見過的物質(zhì)狀態(tài)。不是固態(tài)、不是液態(tài)、不是氣態(tài)，也不是等離子態(tài)，而是一種介于固體和液體之間的 “怪胎”—— 準(zhǔn)一維超離子態(tài)。

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就在近日，科學(xué)家開展了一項震驚學(xué)界的研究。他們用第一性原理模擬（就是基于量子力學(xué)從頭算，不依賴任何經(jīng)驗參數(shù)的超級計算機(jī)模擬），發(fā)現(xiàn)了一種全新的碳?xì)浠衔镂飸B(tài)——準(zhǔn)一維超離子態(tài)。這玩意，簡直顛覆了我們對物質(zhì)狀態(tài)的認(rèn)知。

什么是超離子態(tài)？

大家可能都聽說過超離子冰，那是水在極端條件下的一種特殊狀態(tài)——氧原子形成穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，像固體一樣一動不動，而氫原子卻能在氧的晶格中自由流動，像液體一樣。

但這次發(fā)現(xiàn)的準(zhǔn)一維超離子態(tài)，比超離子冰還要詭異得多！

在超過1100Gpa的極端壓力下，碳原子不再是雜亂無章的排列，而是會自發(fā)形成一種手性螺旋狀的剛性晶格，可以想象成一個微觀的、不斷旋轉(zhuǎn)的螺旋樓梯，還是左手螺旋和右手螺旋都有的那種“手性”結(jié)構(gòu)。這種晶格超級穩(wěn)定，就算溫度升高到幾千度，也不會輕易瓦解。

而氫原子呢？它們可就活潑多了！在1000到3000開爾文的溫度區(qū)間里，氫原子會進(jìn)入一種“半自由”狀態(tài)：原子的運(yùn)動被嚴(yán)格限制在一維的螺旋通道里，同時還帶著二維的旋轉(zhuǎn)。這種運(yùn)動模式，在已知的所有物質(zhì)狀態(tài)中，都是獨一無二的！

神奇的各向異性：導(dǎo)電導(dǎo)熱居然分方向！

這種特殊的原子排列和運(yùn)動方式，讓這種碳?xì)浠衔飺碛辛艘环N非常奇特的性質(zhì)——各向異性。簡單說就是，它的物理性質(zhì)（比如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性）會隨著測量方向的不同而發(fā)生巨大變化。

更有趣的是，雖然氫原子是帶正電的，而且在自由流動，但這種物質(zhì)的導(dǎo)電性居然主要還是靠電子，而不是靠氫離子，這和我們平時認(rèn)識的電解質(zhì)溶液完全不同。

宇宙的奧秘，遠(yuǎn)比我們想象的更精彩

想想看，我們生活在一個多么神奇的宇宙里。就在太陽系內(nèi)，僅僅是兩顆我們不太熟悉的行星內(nèi)部，就藏著如此顛覆認(rèn)知的物質(zhì)狀態(tài)。而我們對宇宙的探索，才剛剛開始。