大多数人都知道，电子是围绕原子核的带负电粒子，其行为控制着化学相互作用。然而，鲜为人知的是，电子有两种不同的类型：自旋向上和自旋向下。向上和向下自旋电子之间的配对趋势，相互形成“舞伴”，是影响控制自然化学的电子云的最重要行为之一。在地球深处的压力下，电子运动的轨道受到挤压，“舞池”发生了变化。电子对有时被迫改变他们的舞蹈模式和他们彼此合作的方式，从而产生所谓的“电子自旋配对交叉”(“自旋交叉”
长期以来，人们一直预测这种自旋交叉会在中地幔(约 1500 公里深)的高压下发生在一种称为“铁方镁石”的矿物中，这种矿物被认为是地球岩石地幔中含量第二丰富的物质。高压实验室实验以及基于量子力学的计算模型都已广泛证实了对铁方镁石自旋交叉的这种预测。然而，这种自旋交叉的预测效果逃脱了地震学检测，让深地研究人员怀疑这些预测是否有缺陷，或者地幔中的条件是否抑制了地震表达。
发表在《自然通讯》上的新研究论文由包括地球生命科学研究所 (ELSI) 教授 John W. Hernlund(东京理工学院)和 ELSI 特别任命的助理教授 Christine Houser 在内的国际研究团队提出的这种自旋交叉在铁镁石中的独特地震学特征。该团队的检测方法基于 P 波和 S 波的自旋交叉的不同行为，这两种不同的地震波通过地球传播。地震学家使用这两种波(由地震产生并在全球地震台记录)以大致类似于医学 CT 扫描的程序生成地幔的断层图像。这些图像揭示了传播这两种地震波的物质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图像显示，与 S 波对应物相比，突出的地震快速特征的 P 波特征变得柔和。事实证明，对于在中地幔条件下含有合理数量的铁方镁石的岩石来说，正是这种行为是预期的，并且是由自旋交叉引起的体积减少以及它在更宽的压力范围内变宽的组合引起的。更高的温度。
在这种可能的联系的鼓舞下，研究小组假设，如果自旋交叉解释了中地幔快速地震特征中的这种行为，那么由于高温下的自旋转变特征，它也应该发生在更深的缓慢特征中。 .当他们在慢特征中寻找这种特征时，他们再次发现了 P 波特征相对于他们预测的更深深度的 S 波特征减弱的证据。
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