用重力晶体探索白矮星恒星的物理[视频]

时间：2022-03-07 10:25:04 来源：

使用放置在导电碗状表面上的MM大小的铝球的鸟瞰图。van de Graaff发生器的高电压施加在底表面（石墨）上施加，透明导电窗口放在球上方的几厘米。一旦充电，铝制球体彼此排斥，最终形成具有短路和远程顺序的周期性模式。

从厨房里抓住一个搅拌碗，扔少量铝球，涂抹一些高电压，看着一个优雅的舞蹈展开，粒子将自己重新安排成一个不同的“晶体”图案。这种奇怪的行为属于称为Wigner结晶的现象，其中彼此相同的电荷排斥颗粒以形成有序结构（顶部图像）。

已经在各种系统中观察到Wigner结晶，从颗粒中悬浮在小型电子和离子（称为粉尘等离子体）中悬浮在行星尺寸恒星的致密室内的砂浆的尺寸，称为白色矮化。北卡罗来纳州立大学的亚历克斯·巴特勒教授最近发现，在使用新的古典系统中，可以在实验室中研究白矮星内的Wigner结晶，称为重力晶体。

https://www.youtube.com/watch?v=loseqvtusac.

科学家研究了带电粒子如何将自己安排成晶体图案，并应用他们学习的内容探索白矮星的内部。

对于发生的核心结晶的好奇行为发生，必须有一个由带电粒子组成的系统，该颗粒可自由移动（血浆），其彼此强烈相互作用（强偶联颗粒），并且存在限制力保持等离子体颗粒彼此排斥脱离爆炸。

为了研究实验室中的小鳞片的这种条件，Bataller博士设计了一种新的布置，使金属球与高压限制表面接触，这将通过将数百百万个电子传送到它们的表面来对球体充电，从而增加颗粒排斥，并保持含有的颗粒。另外，当球体滚过表面时，它们的运动产生摩擦力，可迅速降低动能并促进强耦合。

使当前发现的关键洞察力是使用重力作为限制力。以这种方式，使用简单的几何形状碗可以重力地限制小充电…球。

重力水晶概念的灵活性允许探索在凉爽的白色矮星内治理氧气分层。这可以通过将不同的大规模球（铜和铝）混合在“Alina的碗”中，是一个浅不锈钢厨房搅拌碗。一旦施加电压，将较重的铜球“下沉”到碗中心并与较轻的铝球分开。

通过使用引力限制，Bataller博士发现，Wigner结晶也可以延伸到宏观尺寸，粒子尺寸比其尘埃等离子体表位于多百万倍，现在可以用于研究其他晶体系统。例如，重力晶体可以模拟叫做沉降的白矮星恒星的奇怪特征。最近发现分层晶体层可以在含有氧气和碳的白矮星恒星内形成，其中较重的氧气“水槽”到芯。重力晶体布置（第二图像）在向最初混合的铜和铝球系统施加高电压时再现该分层效果。类似于白矮星的沉淀，铜球倾向于滚珠中心，同时保持晶体结构。

重力晶体和白色矮星的等离子体性质和外部环境与一个可以想象的一样不同，但两个系统都表现出类似的行为，这与Wigner结晶的强大性质说话。

“我们已经观察到了Wigner Crystalation的系统的丰富普遍性是与其稳定的自然性质的直接结果，”巴塔尔尔博士说。“重力晶体将这种现象扩展到人体尺寸，同时需要最小的资源。关于这个新平台的是什么兴奋的是，几乎任何好奇的史式都可以重新创造这种令人着迷的现状，直到现在，已经限制了百万美元的实验，并在茂密的星级内部。“

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这项研究由Julian Schwinger基金会支持通过Grant JSF-18-09-0100。

有关其他信息，请参阅：P. E. Tremblay，G.Fontaine，N.P.G.Fusillo，B.H.Dunlap，B.T.Gänsicke，M.A.Hermess，J.Hermes，J.Hermes，T.R.Cukanovaite和T.Cunningham，Nature 565,202（2019）。

摘要：

Gravity Crystals2：00
PM-4：48 PM，2019年10月23日星期三：
Grand G摘要ID：PO11.00013

Alina的碗：Macroscale Wigner Crystallization2：00 PM-5:00
PM，2019年10月22日星期二：
展览馆A.

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