在星星、巨大行星甚至地球核心的深處，物質存在於一種奇特的中間狀態——既不是固體也不是完全的等離子體。這種極端的物質形態被稱為「溫密物質」，它塑造了行星生成磁場的方式以及核聚變的過程。然而，儘管溫密物質在宇宙中普遍存在，它仍然是一個謎，因為它的溫度甚至高於太陽的表面，並且無法使用傳統儀器觸及。經過近十年的努力，一組研究人員終於找到了一種方法，能夠直接測量其最重要的特性之一——電導率，而不需要實際接觸到它。這一突破揭示了一種新的方法，讓科學家能夠探索以前無法實驗的環境。
直到目前，科學家只能估計溫密物質的電導能力。傳統方法需要將電線或探針與材料物理連接，但當溫度飆升至數千度時，這種方法立即失效。因此，物理學家對溫密物質的許多認識都依賴於間接線索和難以驗證的理論模型。研究團隊通過完全去除接觸來解決這一挑戰。他們並沒有觸碰材料，而是使用了光。首先，研究人員取了一小塊鋁樣本，並用強激光照射，迅速將其加熱至約 10,000 開爾文，幾乎是太陽表面溫度的兩倍。此時，鋁進入了溫密物質狀態。
接下來，關鍵的創新出現了：研究團隊向這塊發熱的樣本發射太赫茲輻射，這是一種波長非常短的光。這束光在鋁內部誘發了一個電場，而無需物理接觸。通過仔細測量材料對該電場的反應，研究人員能夠直接計算出其電導率。根據研究的高級作者 Siegfried Glenzer 的說法，「這是迄今為止測量溫密物質電導率的最準確技術。」
團隊觀察到的結果讓他們感到驚訝。隨著鋁的加熱，其導電能力急劇下降，不止一次。第一次下降是在材料從固體金屬轉變為溫密物質時發生的，這是預期的。而第二次下降，卻是以前從未明確觀察到的。為了理解原因，研究人員轉向美國能源部的 SLAC 國家加速器實驗室，使用了超快電子衍射技術。通過向樣本發射高能電子，他們捕捉到了鋁在百萬分之一的百萬分之一秒內變化的原子級快照。這些測量顯示，第二次導電能力下降發生在溫密鋁的原子結構突然失去有序排列變得無序時。
這種新的無接觸方法不僅僅是解決了一個技術問題。它還為物理學家提供了一種可靠的方法，以測試和完善在極端條件下的物質模型。這些模型對於理解星星、行星內部以及聚變能量至關重要。它可能幫助科學家更好地解釋地球磁場的生成方式，並改善核聚變實驗的設計，因為在這些實驗中，材料面臨著類似的極端環境。
不過，這種方法仍然存在一些限制。迄今為止，該方法僅在鋁這種相對簡單的金屬上進行過演示。然而，研究團隊已經計劃擴展其工作。研究的第一作者、斯坦福大學的博士後研究員 Benjamin Ofori-Okai 表示：「我期待著在更複雜的材料以及與地球核心相關的材料上進行這些測量，例如鐵。」幾十年來，物理學家知道溫密物質的存在，但卻幾乎無法研究。如今，隨著光作為精確的非接觸探頭，這一障礙終於被打破，將宇宙中一些最極端的環境首次帶入實驗範疇。這項研究發表在《自然通訊》期刊上。
