Международная группа ученых обнаружила неожиданное свойство золота: при сверхбыстром нагреве оно может сохранять твердое состояние даже при температурах, значительно превышающих ранее установленные теоретические пределы.
Это открытие заставляет пересмотреть фундаментальные представления о поведении вещества в экстремальных условиях.
Исследователи использовали сверхкороткие и интенсивные лазерные импульсы, чтобы нагреть тонкие фрагменты золота до температур, намного превышающих так называемую "катастрофу энтропии" — точку, при которой твердое тело теоретически не может сопротивляться плавлению. Оказалось, что золото способно выдерживать нагрев до 14 раз выше этого предела, прежде чем перейдет в жидкое состояние. Обычно считалось, что предел перегрева твердого тела составляет примерно три стандартные точки плавления.
Однако в ходе эксперимента ученые смогли нагреть золото до 19 000 Кельвинов (около 18 700 градусов Цельсия), и при этом оно оставалось твердым более 2 пикосекунд (триллионных долей секунды). Это открытие указывает на то, что атомы золота при сверхбыстром нагреве просто не успевают перестроиться в жидкую фазу, и энергия рассеивается до того, как структура разрушается.
"Наши измерения не только превзошли ранее предсказанные границы катастрофы энтропии, но и показали, что предел перегрева твердых тел может быть значительно выше, чем считалось. Это меняет наше понимание устойчивости твердой фазы в экстремальных условиях", — пишут авторы исследования в статье, опубликованной в журнале Nature. Открытие имеет важные последствия для физики. Возможно, некоторые твердые вещества вообще не имеют четкой точки плавления, если их нагревать достаточно быстро.
Новые знания помогут лучше понять процессы, происходящие при сверхбыстром нагреве — от столкновений астероидов в космосе до работы ядерных реакторов на Земле. Ученые планируют изучить, ведут ли себя другие материалы так же, как золото, и намерены пересмотреть существующие модели поведения вещества при экстремальных температурах.
"Может быть, в 1980-х мы думали, что разобрались с пределом перегрева, но теперь этот вопрос снова открыт", — отметил физик Томас Уайт из Университета Невады. Главный вопрос теперь звучит так: "Насколько сильно можно нагреть вещество, прежде чем оно расплавится?"
Комментарии (0)