极端高压条件下的物态方程一直是我院重点关注的研究领域,为此我们发展了多种动高压和静高压技术以及相关的计算模型.实验中较为容易给出的压力比容关系只是状态方程研究的一个参考状态,要获得状态面上的更多数据则需要额外的数据.无论是有限应变状态方程,还是格林内森状态方程,声速都是宽区物态方程的核心.精确测量高压下物质的声速可以用来推断行星等天体内部的结构和物质组成,同时极端高压下的声速也是材料科学、凝聚态物理、(稠密)等离子物理关注的重要内容,尤其是在TPa压力以上量子效应对原子结构起决定性作用时,声速测量结果可以校核分子动力学模型.作者提出了一种新的实验方法,首次直接测量了沿主冲击绝热线上体声速的连续变化,实验压力范围可达太帕量级,该方法有望成为超高压物理的一种标准测量方法,定量给出状态方程偏量,在行星物理、惯性约束聚变和高能量密度等研究方向上将产生显著的推动作用.本文利用衰减冲击波加载,同时引入与冲击波阵面相交的侧向稀疏波,连续测量了α-石英单晶主冲击绝热线上的体声速,压力范围从0.25到1.45TPa. 实际测量的声速结果在密度小于7g/cm3时小于之前模型的预测结果,但是与第一性原理分子动力学计算、经验宽区物态方程(WEOS)相一致.基于声速计算的Grüneisen系数从0.25TPa时的1.3减小为1.45TPa时的0.66.在压力0.25TPa至0.65TPa范围内,冲击后的石英被认为是一种分子态液体,化学键带来的结构比热使得总比热较高,测量获得的较低的体积模量和较高的Grüneisen系数意味着分子液态石英具有较高的热膨胀系数.根据测量的声速结果,分子键的完全离解出现在大约0.65至1.0TPa冲击压力范围,这也与其他方法的预测相一致.在更高的密度范围,声速测量结果与之前模型的预估非常接近,Grüneisen系数也趋近于理想气体值.