这是罗切斯特大学激光能量学实验室OMEGA靶室的内部景象，研究人员利用强大的激光驱动冲击波来研究金刚石在极端压力下的熔化过程。
钻石，在地下深处的高压和高温下形成，地球上已知最坚硬的天然矿物，其熔化后是怎样的？
据美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 的物理学家团队称，钻石会表现出非常奇怪的特性。它会一直保持钻石晶体结构，直到熔化时，其中的碳原子才会变得无序。
熔化钻石并非易事，但多年来已有数项实验成功做到了这一点。
2007年，有团队报告称，他们利用激光产生冲击波，以750GPa的压力（超过地球内核环境压力的两倍，是海平面大气压的740万倍）熔化了钻石。
2009年，劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）物理学家乔恩·埃格特领导的实验直接测量了金刚石的熔点。
随着理论计算的改进，一个问题出现了：实验测得的熔点与量子力学预测值相差约 20%。
理论预测，在大约1TPa的温度下，金刚石高度有序的原子晶格在完全熔化之前会暂时转变为一种称为BC8的碳形式。
早期的数据存在压力高于900GPa时发生这种转变的证据。然而，更新的模拟表明，在快速压缩过程中形成BC8可能过于困难。
尽管 2009 年的论文证明了金刚石在高达 1.1 太帕斯卡的压力下会熔化，但该实验缺乏足够的灵敏度来确定预测的 BC8 相是否在此过程中出现。
因此，米洛和他的团队再次尝试进行这项研究。
研究人员利用OMEGA 激光设施，使用强大的激光脉冲驱动冲击波穿过微小的钻石样品，产生 600 GPa到 1.8 TPa之间的压力。
团队取微小的钻石样本，并对其进行冲击压缩，使其温度高于太阳表面，压力高于海王星和 天王星的中心，然后测量原子结构、温度、密度和光学反射率。
他们将钻石的熔点定为约 7300 K和 1 TPa，这比以前的实验测量值要低得多。
实验装置及在压力逐渐增加的情况下对金刚石进行X射线衍射测量。受冲击金刚石的衍射信号随着压力的升高而减弱，并在金刚石熔化时消失。(Millot et al., Nat. Phys. , 2026)
X射线揭示了钻石熔化时晶体结构的变化。
随着研究人员加大压力，钻石的 X 射线衍射信号逐渐减弱，表明随着钻石熔化，晶体钻石所剩无几，直至完全消失。
研究人员没有发现任何明显的BC8相，固态金刚石和液态碳只是共存，并没有任何中间态，直到整个过程完成。
奇怪的是，正是从这里开始，钻石开始表现出一些类似冰的特性。
在这种极端压力下，固态钻石的密度比它熔化成的液态碳要小，就像冰的密度比水要小一样。
这意味着固态钻石可以漂浮在熔融碳上。
它还会产生另一个违反直觉的效应：在部分熔点范围内，增加压力实际上会降低钻石的熔点。
这一切都非常酷，也非常奇怪，但它也有实际应用价值。
此类实验可以让我们了解天王星和海王星等冰巨行星的内部情况，在这些行星上，碳可能会经历与实验中重现的压力和温度条件类似的条件。
Millot, M., Coppari, F., Lazicki, A. et al. Diamond melting in shock compression experiments at 1TPa pressures. Nat. Phys. (2026). https://doi.org/10.1038/s41567-026-03413-1
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