简体 | 繁体
loading...
新闻频道
  • 首页
  • 新闻
  • 读图
  • 财经
  • 教育
  • 家居
  • 健康
  • 美食
  • 时尚
  • 旅游
  • 影视
  • 博客
  • 群吧
  • 论坛
  • 电台
  • 焦点新闻
  • 图片新闻
  • 视频新闻
  • 生活百态
  • 娱乐新闻
您的位置: 文学城 » 新闻 » 生活百态 » 美国科学家将制造悬浮金属液滴揭开玻璃之谜(图)

美国科学家将制造悬浮金属液滴揭开玻璃之谜

文章来源: 张一眸 于 2010-03-31 01:09:03 - 新闻取自各大新闻媒体,新闻内容并不代表本网立场!
被阅读次数
750) this.width=750' src=http://space.wenxuecity.com/gallery/others/IT/2010/0331/201033183340.jpg onclick=document.location='http://uku.com'>

美国物理学家正在制造一个中子静电悬浮室,用于将一滴液态金属悬浮在半空中

  新浪科技讯 北京时间3月31日消息,据美国《生活科学》杂志报道,美国物理学家正在制造一个中子静电悬浮室,用于将一滴液态金属悬浮在半空中,进而观察金属液滴冷却成玻璃过程中的原子活动。悬浮室将帮助科学家揭开玻璃谜团。玻璃是一种令人迷惑不解的形态,物质属性更接近液体而不是固体。通过悬浮室实验,物理学家希望进一步了解物质从液体变成玻璃过程中原子到底发生了什么。

  我们通常简单地认为,玻璃就是安装在窗户上的东西,但实际上,玻璃也是一种物质形态,就像气态、液态或者固态一样。所有液体都能变成玻璃,只是难易程度不同罢了。美国华盛顿大学圣路易斯分校物理学家肯尼斯·凯尔顿表示:“4000年前,生活在美索不达米亚的人就开始使用玻璃,但我们至今仍不了解液体如何变成玻璃的过程。这是最有趣的动力学过程之一。”

  此次研究中使用的液体为金属,例如钛、锆、镍、铂以及合金(两种或更多种金属的混合物)。如果能够快速冷却,这些液态金属也能变成玻璃,而不是固体。关键的问题是必须让这些液态金属处于不与容器等其他物质接触的状态。使用容器更容易让液态金属变成固态而不是玻璃。为了进行这种实验,液态金属必须在真空中漂浮,不接触其他任何东西。这也就是为什么要使用悬浮室。

  中子静电悬浮室造价165万美元,制造完毕后将在美国田纳西州橡树岭国家实验室投入使用。项目组领导人凯尔顿及其同事——橡树岭国家实验室和田纳西州大学的江上武(Takeshi Egami)、爱荷华州大学的艾伦·高曼以及橡树岭国家实验室的王勋利(Xun-li Wang,音译)——希望能够在大约3年内完成制造并投入使用。

  悬浮室将使用电极诱导金属液滴表面的电荷。在此之后,电磁场将负责让液滴在一个点上保持悬浮状态。橡树岭国家实验室的另一台机器“散变中子源” 将产生中子束,目标直指悬浮液滴。(中子是原子核中的电中性亚原子粒子)研究人员计划让中子担任光线的“替身”,形成一个中子显微镜用以研究液体。穿过液滴过程中,中子能够与液滴中的原子发生相互作用。当中子在液滴另一面出现时,它们会因液滴中的原子排列呈现出一种独特的结构。

  凯尔顿说:“我们希望悬浮室实验能够为我们提供有关液体中从未被研究的东西的信息。如果原子在液体中移动,我们能够通过中子穿过的方式了解这种移动。”在室温下以固态存在的金属必须被置于高温环境以保持液态。研究人员计划采用激光束照射液体样本以保持加热状态,而后调整激光束能量进而调节温度,让液态金属冷却成玻璃。

  物理学家希望在不同形态下比较金属的微观结构,以确定哪些因素决定形态差异。凯尔顿表示:“如果对从液体变成玻璃的结构差异进行观察,我们就能发现差异,但这种差异非常微妙。”

  固体拥有组织非常严密的结构,原子有规则地排列并且不断重复,就像是一个个积木。随着时间流逝,这种结构仍比较稳定。相比之下,液体中的原子排列则较为混乱,以不断变化的不规则结构聚集在一起。从表面上看,玻璃更像是固体,但内部原子排列却更接近液体。它们也会发生变化,只是速度比固体更为缓慢,这也就是为什么旧玻璃靠近底部的地方更厚。随着时间推移,玻璃的一些区域在引力作用下向下“渗漏”,但这一过程非常缓慢,很难被观察到。

  物理学家表示,虽然玻璃中的原子在一定程度上随机排列,但它们实际上要比表面看起来更为稳定。绝大多数原子可能被它们的邻居禁锢在一定位置,对于移动的原子来说,其周围的原子也不得不发生移动。因此,玻璃流动的唯一原因就是内部大量原子的共同移动。

  凯尔顿及其团队在悬浮室进行的早期实验显示,原子以有序结构聚集在一起可形成岛状物。这些岛状物似乎可以干扰在固体中形成的更大结构,它们的存在阻止液体变成固体,让液体保持一种较为混乱的状态。但对于岛状物如何发挥作用或者所有玻璃中是否都存在这种现象,研究人员并没有达成一致意见。他们希望未来的悬浮室实验能够提供新线索。

查看评论(0)

24小时热点排行

中国杂技大妈WNBA表演时坠落!已效力NBA超30年
"大而美法案"众院219票闯关!5共和党人一度倒戈
美国最贵的,是中国AI人才:中国学霸正“统治”AI圈
38岁抗癌网红宣布停掉天价药,决定为自己活一回
“不像合格的妻子”:18岁嫁到中国的缅甸新娘

24小时讨论排行

中国工程师持旅游签入境 对美海关说"来工作" 结果…
曝歼20缠斗F35 央视强调“牺牲准备”令小粉红洩气
为什么加拿大的猪肉总有股“尿味”?真相竟是…
被视“国运之战” 中国发力超级计划 堪比“两弹一星”
“这么恨中国,现在是不是回来当间谍了?”
乌轰炸库斯克俄军指挥部 成功击杀俄海军副司令
攻台B计划?美媒曝北京更大野心 垂涎俄资源宝地
利物浦球星若塔因车祸丧生 年仅28岁 十天前刚结婚
鉴别一个大学最好的方法,就是问它有没有空调!
美国6月非农新增14.7万人超预期 失业率意外降至4.1%
争夺未来能源主导权之战:中国正在领先
河南省郑州市中级人民法院,和它的一份无耻的判决
美国证实暂停部分对乌克兰军援,泽连斯基回应
示范样板?美对越20% 越对美0%+开放市场+堵"洗产地"…
以色列空袭学校避难所!加萨民防机构曝:已25死
纽约时报:共和党削减电动车补贴将削弱车企竞争力
  • 文学城简介
  • 广告服务
  • 联系我们
  • 招聘信息
  • 注册笔名
  • 申请版主
  • 收藏文学城

WENXUECITY.COM does not represent or guarantee the truthfulness, accuracy, or reliability of any of communications posted by other users.

Copyright ©1998-2025 wenxuecity.com All rights reserved. Privacy Statement & Terms of Use & User Privacy Protection Policy

文学城新闻
切换到网页版

美国科学家将制造悬浮金属液滴揭开玻璃之谜

张一眸 2010-03-31 01:09:03
750) this.width=750' src=http://space.wenxuecity.com/gallery/others/IT/2010/0331/201033183340.jpg onclick=document.location='http://uku.com'>

美国物理学家正在制造一个中子静电悬浮室,用于将一滴液态金属悬浮在半空中

  新浪科技讯 北京时间3月31日消息,据美国《生活科学》杂志报道,美国物理学家正在制造一个中子静电悬浮室,用于将一滴液态金属悬浮在半空中,进而观察金属液滴冷却成玻璃过程中的原子活动。悬浮室将帮助科学家揭开玻璃谜团。玻璃是一种令人迷惑不解的形态,物质属性更接近液体而不是固体。通过悬浮室实验,物理学家希望进一步了解物质从液体变成玻璃过程中原子到底发生了什么。

  我们通常简单地认为,玻璃就是安装在窗户上的东西,但实际上,玻璃也是一种物质形态,就像气态、液态或者固态一样。所有液体都能变成玻璃,只是难易程度不同罢了。美国华盛顿大学圣路易斯分校物理学家肯尼斯·凯尔顿表示:“4000年前,生活在美索不达米亚的人就开始使用玻璃,但我们至今仍不了解液体如何变成玻璃的过程。这是最有趣的动力学过程之一。”

  此次研究中使用的液体为金属,例如钛、锆、镍、铂以及合金(两种或更多种金属的混合物)。如果能够快速冷却,这些液态金属也能变成玻璃,而不是固体。关键的问题是必须让这些液态金属处于不与容器等其他物质接触的状态。使用容器更容易让液态金属变成固态而不是玻璃。为了进行这种实验,液态金属必须在真空中漂浮,不接触其他任何东西。这也就是为什么要使用悬浮室。

  中子静电悬浮室造价165万美元,制造完毕后将在美国田纳西州橡树岭国家实验室投入使用。项目组领导人凯尔顿及其同事——橡树岭国家实验室和田纳西州大学的江上武(Takeshi Egami)、爱荷华州大学的艾伦·高曼以及橡树岭国家实验室的王勋利(Xun-li Wang,音译)——希望能够在大约3年内完成制造并投入使用。

  悬浮室将使用电极诱导金属液滴表面的电荷。在此之后,电磁场将负责让液滴在一个点上保持悬浮状态。橡树岭国家实验室的另一台机器“散变中子源” 将产生中子束,目标直指悬浮液滴。(中子是原子核中的电中性亚原子粒子)研究人员计划让中子担任光线的“替身”,形成一个中子显微镜用以研究液体。穿过液滴过程中,中子能够与液滴中的原子发生相互作用。当中子在液滴另一面出现时,它们会因液滴中的原子排列呈现出一种独特的结构。

  凯尔顿说:“我们希望悬浮室实验能够为我们提供有关液体中从未被研究的东西的信息。如果原子在液体中移动,我们能够通过中子穿过的方式了解这种移动。”在室温下以固态存在的金属必须被置于高温环境以保持液态。研究人员计划采用激光束照射液体样本以保持加热状态,而后调整激光束能量进而调节温度,让液态金属冷却成玻璃。

  物理学家希望在不同形态下比较金属的微观结构,以确定哪些因素决定形态差异。凯尔顿表示:“如果对从液体变成玻璃的结构差异进行观察,我们就能发现差异,但这种差异非常微妙。”

  固体拥有组织非常严密的结构,原子有规则地排列并且不断重复,就像是一个个积木。随着时间流逝,这种结构仍比较稳定。相比之下,液体中的原子排列则较为混乱,以不断变化的不规则结构聚集在一起。从表面上看,玻璃更像是固体,但内部原子排列却更接近液体。它们也会发生变化,只是速度比固体更为缓慢,这也就是为什么旧玻璃靠近底部的地方更厚。随着时间推移,玻璃的一些区域在引力作用下向下“渗漏”,但这一过程非常缓慢,很难被观察到。

  物理学家表示,虽然玻璃中的原子在一定程度上随机排列,但它们实际上要比表面看起来更为稳定。绝大多数原子可能被它们的邻居禁锢在一定位置,对于移动的原子来说,其周围的原子也不得不发生移动。因此,玻璃流动的唯一原因就是内部大量原子的共同移动。

  凯尔顿及其团队在悬浮室进行的早期实验显示,原子以有序结构聚集在一起可形成岛状物。这些岛状物似乎可以干扰在固体中形成的更大结构,它们的存在阻止液体变成固体,让液体保持一种较为混乱的状态。但对于岛状物如何发挥作用或者所有玻璃中是否都存在这种现象,研究人员并没有达成一致意见。他们希望未来的悬浮室实验能够提供新线索。