大多數(shù)人都知道，電子是圍繞原子核的帶負電粒子，其行為控制著化學相互作用。然而，鮮為人知的是，電子有兩種不同的類型：自旋向上和自旋向下。向上和向下自旋電子之間的配對趨勢，相互形成“舞伴”，是影響控制自然化學的電子云的最重要行為之一。在地球深處的壓力下，電子運動的軌道受到擠壓，“舞池”發(fā)生了變化。電子對有時被迫改變他們的舞蹈模式和他們彼此合作的方式，從而產(chǎn)生所謂的“電子自旋配對交叉”(“自旋交叉”
長期以來，人們一直預測這種自旋交叉會在中地幔(約 1500 公里深)的高壓下發(fā)生在一種稱為“鐵方鎂石”的礦物中，這種礦物被認為是地球巖石地幔中含量第二豐富的物質(zhì)。高壓實驗室實驗以及基于量子力學的計算模型都已廣泛證實了對鐵方鎂石自旋交叉的這種預測。然而，這種自旋交叉的預測效果逃脫了地震學檢測，讓深地研究人員懷疑這些預測是否有缺陷，或者地幔中的條件是否抑制了地震表達。
發(fā)表在《自然通訊》上的新研究論文由包括地球生命科學研究所 (ELSI) 教授 John W. Hernlund(東京理工學院)和 ELSI 特別任命的助理教授 Christine Houser 在內(nèi)的國際研究團隊提出的這種自旋交叉在鐵鎂石中的獨特地震學特征。該團隊的檢測方法基于 P 波和 S 波的自旋交叉的不同行為，這兩種不同的地震波通過地球傳播。地震學家使用這兩種波(由地震產(chǎn)生并在全球地震臺記錄)以大致類似于醫(yī)學 CT 掃描的程序生成地幔的斷層圖像。這些圖像揭示了傳播這兩種地震波的物質(zhì)比平均速度更快或更慢。
在中地幔深度成像的高波速度特征的地震圖像顯示，與 S 波對應物相比，突出的地震快速特征的 P 波特征變得柔和。事實證明，對于在中地幔條件下含有合理數(shù)量的鐵方鎂石的巖石來說，正是這種行為是預期的，并且是由自旋交叉引起的體積減少以及它在更寬的壓力范圍內(nèi)變寬的組合引起的。更高的溫度。
在這種可能的聯(lián)系的鼓舞下，研究小組假設，如果自旋交叉解釋了中地?？焖俚卣鹛卣髦械倪@種行為，那么由于高溫下的自旋轉(zhuǎn)變特征，它也應該發(fā)生在更深的緩慢特征中。 .當他們在慢特征中尋找這種特征時，他們再次發(fā)現(xiàn)了 P 波特征相對于他們預測的更深深度的 S 波特征減弱的證據(jù)。
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