這是羅切斯特大學激光能量學實驗室OMEGA靶室的內部景象，研究人員利用強大的激光驅動衝擊波來研究金剛石在極端壓力下的熔化過程。
鑽石，在地下深處的高壓和高溫下形成，地球上已知最堅硬的天然礦物，其熔化後是怎樣的？
據美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室 (LLNL) 的物理學家團隊稱，鑽石會表現出非常奇怪的特性。它會一直保持鑽石晶體結構，直到熔化時，其中的碳原子纔會變得無序。
熔化鑽石並非易事，但多年來已有數項實驗成功做到了這一點。
2007年，有團隊報告稱，他們利用激光產生衝擊波，以750GPa的壓力（超過地球內核環境壓力的兩倍，是海平面大氣壓的740萬倍）熔化了鑽石。
2009年，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）物理學家喬恩·埃格特領導的實驗直接測量了金剛石的熔點。
隨着理論計算的改進，一個問題出現了：實驗測得的熔點與量子力學預測值相差約 20%。
理論預測，在大約1TPa的溫度下，金剛石高度有序的原子晶格在完全熔化之前會暫時轉變爲一種稱爲BC8的碳形式。
早期的數據存在壓力高於900GPa時發生這種轉變的證據。然而，更新的模擬表明，在快速壓縮過程中形成BC8可能過於困難。
儘管 2009 年的論文證明了金剛石在高達 1.1 太帕斯卡的壓力下會熔化，但該實驗缺乏足夠的靈敏度來確定預測的 BC8 相是否在此過程中出現。
因此，米洛和他的團隊再次嘗試進行這項研究。
研究人員利用OMEGA 激光設施，使用強大的激光脈衝驅動衝擊波穿過微小的鑽石樣品，產生 600 GPa到 1.8 TPa之間的壓力。
團隊取微小的鑽石樣本，並對其進行衝擊壓縮，使其溫度高於太陽表面，壓力高於海王星和 天王星的中心，然後測量原子結構、溫度、密度和光學反射率。
他們將鑽石的熔點定爲約 7300 K和 1 TPa，這比以前的實驗測量值要低得多。
實驗裝置及在壓力逐漸增加的情況下對金剛石進行X射線衍射測量。受衝擊金剛石的衍射信號隨着壓力的升高而減弱，並在金剛石熔化時消失。(Millot et al., Nat. Phys. , 2026)
X射線揭示了鑽石熔化時晶體結構的變化。
隨着研究人員加大壓力，鑽石的 X 射線衍射信號逐漸減弱，表明隨着鑽石熔化，晶體鑽石所剩無幾，直至完全消失。
研究人員沒有發現任何明顯的BC8相，固態金剛石和液態碳只是共存，並沒有任何中間態，直到整個過程完成。
奇怪的是，正是從這裏開始，鑽石開始表現出一些類似冰的特性。
在這種極端壓力下，固態鑽石的密度比它熔化成的液態碳要小，就像冰的密度比水要小一樣。
這意味着固態鑽石可以漂浮在熔融碳上。
它還會產生另一個違反直覺的效應：在部分熔點範圍內，增加壓力實際上會降低鑽石的熔點。
這一切都非常酷，也非常奇怪，但它也有實際應用價值。
此類實驗可以讓我們瞭解天王星和海王星等冰巨行星的內部情況，在這些行星上，碳可能會經歷與實驗中重現的壓力和溫度條件類似的條件。
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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