Złoto bije rekordy! Naukowcy podgrzali je 14 razy powyżej granicy, a ono wciąż pozostało stałe!
Międzynarodowy zespół badaczy, w którym kluczową rolę odegrali naukowcy z University of Warwick, dokonał przełomu, który może na nowo napisać podręczniki fizyki. W spektakularnym eksperymencie udało się podgrzać złoto do temperatury aż 42 razy wyższej od jego punktu topnienia – czyli około 18 726°C – i mimo to metal wciąż utrzymał swoją stałą, krystaliczną strukturę. Wynik ten, określany jako pobicie granicy przegrzania, przeczy teorii „katastrofy entropii”, która przez dekady zakładała, że ciała stałe tracą stabilność w tak ekstremalnych warunkach.
Tak imponujący wynik nie był dziełem przypadku, lecz efektem blisko dekady intensywnych prac i rozwoju zaawansowanych metod pomiarowych. Do badań wykorzystano akcelerator liniowy LCLS w Narodowym Laboratorium Akceleratorów SLAC – jedno z najbardziej zaawansowanych narzędzi w dziedzinie badań materii. Wyzwaniem było nie tylko uzyskanie tak ekstremalnych temperatur, ale także ich bezpośredni i precyzyjny pomiar, co dotychczas uznawano za niemal niemożliwe. Dzięki zastosowaniu promieniowania rentgenowskiego o niezwykle wysokiej rozdzielczości udało się określić temperaturę jonów z niespotykaną dotąd dokładnością.
Eksperyment polegał na błyskawicznym podgrzaniu nanometrowej folii złota za pomocą ultrakrótkiego impulsu laserowego – trwającego zaledwie 50 biliardowych części sekundy. Następnie naukowcy wykorzystali promieniowanie rentgenowskie do analizy drgań jonów, co pozwoliło uzyskać bezprecedensowe dane o stanie materii w ekstremalnych warunkach. Odczyt temperatury na poziomie 33 740°F (ok. 18 726°C) stał się rekordowym wynikiem dla złota, jednocześnie udowadniając, że granice znane z teorii mogą być znacznie bardziej elastyczne, niż dotąd sądzono.
Odkrycie to ma znaczenie daleko wykraczające poza fizykę złota. Zrozumienie zachowania materii w tak ekstremalnych warunkach jest kluczowe dla badań nad wnętrzami planet, procesami zachodzącymi w gwiazdach czy dla rozwoju technologii reaktorów fuzyjnych. Dzięki temu eksperymentowi naukowcy zyskują nowe narzędzie diagnostyczne do badania ciepłej, gęstej materii – obszaru, który dotąd pozostawał niemal nieuchwytny dla pomiarów.
Najbardziej zaskakującym wnioskiem jest jednak fakt, że złoto utrzymało swoją strukturę stałą, co sugeruje, że granica przegrzania może być znacznie wyższa, a być może nawet nie istnieje w tradycyjnym rozumieniu, jeśli proces nagrzewania zachodzi dostatecznie szybko. To spostrzeżenie może nie tylko zmienić sposób, w jaki rozumiemy stabilność ciał stałych, ale także otworzyć nowe ścieżki dla badań materiałowych i technologii opartych na ekstremalnych parametrach pracy.
Źródło: University of Warwick
Czytaj też: Naukowcy odkrywają prawdziwy powód upadku Majów – kamienie zdradziły ich największego wroga!
Grafika tytułowa: Scottsdale Mint / Unsplash
