人類首次在實驗室裡製造出超過地球核心處100倍的壓力。
藉助世界上功率最強的雷射系統，物理學家使固體碳氫化合物樣品承受的壓力高達450兆巴，是地球海平面氣壓的4.5億倍。或者說，相當於在稀有類型的白矮星的碳包層中的壓力。所以，新的壓力記錄可幫助我們更好地理解壓力對恆星亮度的影響。
宇宙中的大多數恆星都將以白矮星作為終點，包括我們的太陽。當它們到達主序列的氫融合末期時，它們最終會把大部分物質噴出，核心塌陷成白矮星。
白矮星極其緻密。只有叫做電子簡併壓力的東西才能阻止恆星在自身引力作用下坍塌。
在大約100兆巴的壓力下，電子從原子核中剝離出來，而且，由於相同的電子不能佔據相同的空間，因此這些電子提供了向外的壓力，可防止恆星塌陷。
該壓力不僅影響材料的可壓縮性，還降低了由於電子損失而電離的等離子體的不透明性。這些特性之間的聯繫由材料的狀態方程描述。
但是，在極端壓力下，狀態方程(EOS)模型存在一些問題。對於白矮星，如果考慮EOS在被稱為Hugoniot激波上的數值——繪製壓縮時壓力和密度增加的曲線——結果會出現10％的差異。
當我們嘗試刻畫宇宙的基本性質時，這可能是一個問題，因為白矮星應該是可以預見的。儘管它們發光，但是光僅來自餘熱，而非聚變，因此它們的冷卻速率可以用作確定宇宙年齡和周圍恆星年齡的鐘。
因此，研究團隊嘗試用勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的國家點火項目(NIF)的雷射系統解決此問題。
實驗裝置包括一個空心的金圓柱體，裡面是一毫米大小的碳氫化合物(塑料)珠子。然後用雷射發出的110萬焦耳的紫外線照射，形成均勻的X射線浴，將塑料球加熱到接近350萬開爾文。
珠子的外層因燒蝕而被破壞，產生了球形的燒蝕衝擊波，其傳播速度高達每秒220公裡，並會聚成球面，從而導致通過珠子的壓力增加。
這一切發生得非常快——衝擊波只需9納秒就能穿過整個樣品——但研究小組還是利用X射線射線照相技術記錄下了Hugoniot的衝擊：外部已達100兆巴的壓力。到達中間時，達到450兆巴。
地球核心內部的壓力為3.6兆巴。以前，在受控實驗中達到的最高壓力為60兆巴。
「我們測量了在高壓下不透明度的降低，這與碳內殼的明顯電離有關。沿著Hugoniot的壓力範圍對應於白矮星的碳包層中的條件。我們的數據與狀態方程模型一致，其中包括詳細的電子殼結構。」
這意味著與沒有電子外殼的模型相比，電離最終使材料具有更高的可壓縮性。
實驗報告發表在《自然》上。
本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。