Златото остава напълно твърдо, когато се нагрее за кратко над предварително хипотетичните граници, сочи ново проучване, което може да означава пълна преоценка на поведението на материята при екстремни условия.
Повече за новото проучване
Международният екип от учени, стоящ зад проучването, използва интензивни, суперкратки лазерни импулси, за да изтласка тънки фрагменти от злато отвъд границата, известна като ентропийна катастрофа – точката, в която твърдото вещество става прекалено горещо, за да устои на топене. Това е като точка на топене, но за крайни случаи, в които физиката не е конвенционална.
Още: Знаете ли на колко градуса се топи златото?
При феномен, наречен прегряване, твърдото вещество може да се нагрее прекалено бързо, за да имат атомите му време да преминат в течно състояние. Кристалите могат да останат непокътнати далеч над стандартната си точка на топене, макар и за много, много кратко време.
Обикновено се счита, че ентропийната катастрофа е три пъти по-висока от стандартната точка на топене. Използвайки нов метод за изчисляване на енергията на отразените рентгенови лъчи, за да измерят точно абсорбираната топлинна енергия, екипът открил, че златото може да се нагрее 14 пъти над тази граница, преди да се втечни окончателно.
Колкото и изненадващо да звучи, резултатите не нарушават никакви закони на термодинамиката – те просто показват, че понякога реакциите протичат твърде бързо, за да могат да се приложат законите на термодинамиката. Изглежда, че атомите в златото нямат къде да се придвижат за кратък период от време, което позволява на топлинната енергия да се разсее, преди структурата да се разруши.
Още: Една мечта на човечеството се сбъдна: Превърнаха олово в злато
Изследователите успели да достигнат 19 000 Келвина (това е около 18 700 градуса Целзий или малко над 33 700 градуса Фаренхайт), като златото запазило твърдата си структура за повече от 2 пикосекунди (пикосекундата е една трилионна от секундата) – достатъчно дълго, за да накара изследователите да преосмислят съществуващите модели.
„Това измерване не само надхвърля предварително предвидените граници на ентропийната катастрофа, но и предполага много по-висок праг за прегряване на твърдите тела, като по този начин пренаписва фундаменталното разбиране за стабилността на твърдата фаза при екстремни условия“, пишат изследователите в публикуваната си статия.
Последствията от това са интригуващи и вълнуващи за физиците: възможно е някои твърди тела изобщо да нямат точка на топене, поне когато са прегряти за ултракратки периоди от време.
„Нашите експерименти ясно показват, че предишната граница на прегряване може да бъде значително надхвърлена, ако материалът се нагрее достатъчно бързо“, пишат изследователите.
Има много области, в които това ново знание ще бъде полезно. Свръхбързите процеси на нагряване се случват навсякъде – от сблъсъци на астероиди в дълбокия космос до ядрени реактори тук, на Земята, и сега учените ще имат по-добро разбиране за това, което се случва по време на тези процеси.
Изследователите искат да видят дали други твърди вещества реагират по същия начин като златото в бъдещи проучвания, както и да проучат по-задълбочено ентропийната катастрофа: по същество да преначертаят диаграмата на кога твърдите вещества вече не могат да съществуват като твърди.
„Може би мислехме, че сме решили проблема през 80-те години с тази граница на прегряване, но сега мисля, че това отново е отворен въпрос“, каза физикът Томас Уайт от Университета на Невада пред Алекс Уилкинс от New Scientist.
„Колко горещо може да се нагрее нещо, преди да се стопи?“
Изследването е публикувано в Nature.
