Zlato preživljava neverovatnu vrelinu iznad tačke topljenja, nasuprot granicama fizike

Zlato je superzagrejano na 19.000 Kelvina bez topljenja, prkoseći fizici i otvarajući nove mogućnosti na polju istraživanja velike energije.

Fizičari su zagrejali zlato na preko 19.000 Kelvina, što je 14 puta više od njegove tačke topljenja, ali ga nisu istopili. Pomoću ultrabrzog laserskog pulsa održali su njegovu kristalnu strukturu na ekstremnoj toploti, otvarajući nova polja u fizici visokoenergetske gustine, istraživanju fuzije i nauci o planetama.

Preporučujemo

Naučnici su istovremeno oborili temperaturni rekord i dugotrajnu teoriju i upotrebili novi metod laserske spektroskopije za guste plazme otkrivajući da mogu da zagreju zlato preko 19.000 Kelvina, više od 14 puta od tačke topljenja, bez gubljenja njegove čvrste, kristalne strukture.

„Ovo je možda najvreliji kristalni materijal ikad zabeležen“, kaže Tomas Vajt, profesor fizike na Univerzitetu Nevade u Rinu.

Ovaj rezultat obara dugotrajnu teorijsku granicu poznatu kao entropijska katastrofa. Ta teorija tvrdi da čvrsti materijali ne mogu ostati stabilni na temperaturi većoj otprilike tri puta od svoje temperature topljenja – bez spontanog topljenja.

Tačka topljenja zlata, 1.337 Kelvina (1.064 Celzijusa), više je nego utrostručena u ovom eksperimentu sa ekstremno moćnim laserom u Stenfordskoj akceleratorskoj laboratoriji (SLAC).

„Očekivao sam da se zlato značajno zagreje pre topljenja, ali ne 14 puta više od tačke topljenja“, kaže Vajt.

Brzina laserskog zagrevanja tanke zlatne folije izgleda je razlog zašto je zlato ostalo čvrsto. Nalazi sugerišu da je granica superzagrevajućih čvrstih materijala daleko viša – ili nepostojeća – ako se zagrevanje dešava dovoljno brzo. Novi metod upotrebljen u ovoj studiji donosi dalja istraživanja u oblastima fizike visokoenergetske gustine, fizike planeta i fuzione energije.

Za merenje temperature unutar zlatne folije bio je potreban specijalni termometar. Upotrebljen je tri kilometra dugačak rendgenski laser u SLAC-u, u suštini najveći terometar na svetu. To je omogućilo da se prvi put izmeri temperatura u gustoj plazmi, što ranije nije bilo moguće.

Ovaj napredak omogućava dijagnostiku temperature u širokom spektru visokoenergetskih gustina. Naročito obezbeđuje jedini direktni metod trenutno dostupan za ispitivanje temperature vrućih gustih stanja tokom faze implozije inercionih fuzionih energetskih eksperimenata. Tako može dati transformativan doprinos razumevanju i kontroli fuziono relevantnih stanja plazme, kažu autori studije.

Istraživanje će otvoriti nova vrata u studijama o superzagrejanim materijalima. Istraživači su se vratili do lasera u julu da izmere temperaturu unutar vrelog kompresovanog gvožđa i te rezultate koriste za dobijanje uvida u unutrašnjost planeta.

(Telegraf Nauka/Science Daily)