Учёные переписали физику плавления
Учёные впервые зафиксировали, что золото может оставаться твёрдым при температуре в 19 000 кельвинов — это почти в 14 раз выше его точки плавления. Эксперимент, проведённый международной командой физиков при участии лаборатории SLAC (США), полностью опроверг давнюю теорию о так называемой «энтропийной катастрофе» и продемонстрировал, что твёрдое тело может выдерживать сверхвысокие температуры, если нагрев происходит достаточно быстро.
Для исследования использовали мощный фемтосекундный лазер, направленный на ультратонкую золотую плёнку. Нагрев длился всего 45 фемтосекунд (одна миллионная миллиардной доли секунды), и при этом температура материала достигла 19 000 K — как на поверхности звезды. Но вместо ожидаемого плавления золото сохранило кристаллическую структуру.
«Мы наблюдали, как золото остаётся твёрдым в условиях, при которых оно по всем учебникам уже должно быть жидким. Это просто невероятно», — комментируют исследователи из Университета Невады.
Такой эффект стал возможен благодаря тому, что решётка атомов не успела расшириться за столь короткое время — и, как следствие, не набрала энтропию, достаточную для разрушения твёрдой фазы. Это полностью подрывает классическое представление о пределе нагрева твёрдых тел, согласно которому при температуре втрое выше точки плавления материя неизбежно распадается на жидкость.
Результаты эксперимента могут серьёзно повлиять на развитие термоядерной энергетики, физики плотной плазмы и даже моделирование условий внутри планет-гигантов. Более того, учёные теперь ставят под сомнение само существование фиксированного предела плавления в условиях ультрабыстрого нагрева.
Исследование опубликовано в журнале Nature и уже вызвало оживлённую дискуссию в научном сообществе. Один из авторов сравнил открытие с «прыжком в квантовую термодинамику», где старые правила просто больше не работают.
Похожие новости
