发表在《自然通讯》上的一项研究为超临界流体的神秘行为带来了非凡的见解，超临界流体是一种物质的混合状态，占据液体和气体之间的独特空间，从制药工业到行星科学等领域都有出现。所获得的结果是目前实验可能性的极限，只能在高通量中子源中获得，如劳厄-朗格万研究所(ILL)。

　　液体或气体物质被推到临界点以上(即超过无法区分液体和气体的温度和压力)，称为超临界流体。超临界流体仍然鲜为人知，而且与传统的分类不同，它具有像气体一样流出的能力，同时又能像液体一样溶解物质。

　　这种双重性使它们在从制药加工到脱咖啡因的咖啡豆等无数工业应用中具有不可估量的价值。另一方面，它们对于理解木星和海王星这样的巨行星至关重要，在这些行星上，类似的物质状态可能占据主导地位。

　　来自Sapienza大学(罗马，意大利)，ILL(格勒诺布尔，法国)，Ecole Polytechnique Federal(洛桑，瑞士)，CNRS(法国)和CNR(意大利)的国际研究小组获得了实验证明，超流体中的分子扩散从类气体行为切换到类液体行为，跨越所谓的智慧线(一条热力学线，将饱和蒸汽曲线延伸到临界点以上)。这种转变在一个狭窄的压力范围内是渐进的。

　　研究小组研究了超临界流体中分子的扩散——这是反映流体中分子流动性的关键参数——并提出了一个基本问题:我们能否确定超临界流体从气体样变为液体样的压力-温度区域?虽然理论模型提出了各种这样的过渡边界(其中包括智慧线)，但直到现在，实验验证仍然难以捉摸。

　　这一结果是通过在格勒诺布尔的ILL对超临界甲烷进行的具有挑战性的高压准弹性中子散射(QENS)实验获得的。在ILL，中子被用于在非常广泛的领域内以所有可能的方式探索材料和过程。

　　在这项研究中，在超临界条件下，中子束被送到一个含有甲烷的细胞上。样品散射的中子束强度被测量为在感兴趣的范围内(即，在物质内发生分子扩散现象的能量范围内，即所谓的准弹性区)交换能量的函数。

　　测量是在恒温T=200k(高于临界T=190k)下进行的，甲烷的压力从几巴到非常高的压力(达到近3kbar;临界压力为P=45bar)。实验在IN6-SHARP仪器上进行。

　　作者强调了非常清晰的实验证据，“虽然在低于大约50巴的压力下，可以观察到典型气体系统的扩散动力学信号，但我们已经能够观察到，随着压力的增加，信号逐渐演变，直到它呈现出典型的液体形状，”作者Alessio De Francesco (CNR和ILL的研究员)解释说。

　　高通量中子源和独特的实验支持设施使这一结果成为可能。“这些测量是目前实验可能性的极限，直到几年前都是不可想象的，”费迪南多·福米萨诺(CNR和伊利诺伊大学的研究员)补充说。

　　“正如研究中经常发生的那样，打开一扇门意味着看到了新的探索途径，而这一目标只有在拥有大型研究设施的情况下才能实现。”