Ilmiö oli havaittavissa vain muutaman biljoonasosan sekunnin ajan. Se kuitenkin riitti kumoamaan entropian katastrofin teorian.
Sisällysluettelo
Kansainvälinen tutkijaryhmä onnistui kuumentamaan kultaa yli 18 700 celsiusasteeseen ja kumosi näin vuosikymmeniä vallinneen fysiikan teorian. Kokeessa, joka tehtiin Isossa-Britanniassa SLAC-laboratoriossa Kaliforniassa, kulta muutettiin kiinteän ja nestemäisen tilan väliseen tilaan, joka tunnetaan nimellä ylikuumeneminen.
Tämä ilmiö, joka havaittiin vain muutaman biljoonasosan sekunnin ajan, osoitti, että tietyissä olosuhteissa kulta voi kestää lämpötiloja, jotka ovat huomattavasti sen kiehumispistettä, 1064 celsiusastetta, korkeampia. Kaikkien ennusteiden vastaisesti materiaali ei hajonnut välittömästi, kuten entropian katastrofin teoria (järjestelmien luonnollinen taipumus kehittyä kohti suurempaa epäjärjestystä ja kaaosta) edellyttää ja termodynamiikan toinen laki sanoo. Tämä viittaa siihen, että tämä oletettu lämpötilaraja ei ehkä olekaan niin universaali kuin aiemmin on ajateltu.
Uraauurtava menetelmä äärimmäisten lämpötilojen mittaamiseen
Saavutus ei ole vain näiden ennätyksellisten lämpötilojen saavuttaminen, vaan myös se, että tämä aineen äärimmäinen tila on onnistuttu mittaamaan tarkasti. Tätä varten tutkijat säteilyttivät kultaa röntgensäteillä laserilla altistamisen jälkeen. Analysoimalla näiden säteidenhajontaa , he pystyivät laskemaan sekä lämpötilan että atomien nopeuden ennennäkemättömällä tarkkuudella.
”Olemme tienneet lämpötilasta jo vuosisatojen ajan, mutta emme ole koskaan mitanneet sitä suoraan”, selitti Bob Nagler , SLAC:n tutkija ja yksi tutkimuksen johtajista, lehdistötiedotteessa . Tämä uusi lähestymistapa antaa meille mahdollisuuden tutkia ympäristöjä, kuten tähtien ydintä, lämpöydinreaktorin sisäosaa tai avaruusaluksen lämpösuojaa, joissa todellisten olosuhteiden tarkka jäljittäminen on ratkaisevan tärkeää.
Malli, joka ylitti kokeellisen todellisuuden
Teoreettisten saavutusten lisäksi, jotka on kuvattu Nature-lehdessä julkaistussa artikkelissa, tällä teknologialla on merkittävä sovellutuspotentiaali. Kultaa käytetään jo lämpöydinsynteesikokeissa röntgensäteilyä tuottavissa laitteissa. Mahdollisuus määrittää tarkasti näiden elementtien toimintalämpötila on keskeistä niiden toiminnan optimoimiseksi ja tehokkaampien energialähteiden kehittämiseksi.
Thomas White , Nevadan yliopiston fyysikko ja tutkimuksen pääkirjoittaja, vahvisti, että ryhmä työskentelee parhaillaan muiden metallien, kuten hopean ja raudan , kanssa, ja ensimmäiset tulokset ovat yhtä lupaavia. ”Ajattelemme suorittaa kokeita, jotka liittyvät suoraan lämpöydinsynteesiin”, White totesi, ”ja jotka voivat avata uusia tutkimussuuntia äärimmäisiin olosuhteisiin kestävien materiaalien kehittämisessä”.
Tähän asti on ajateltu, että aine ei voi ylittää kiehumispistettään kolme kertaa menettämättä rakenteensa . Kokeessa tämä raja kuitenkin ylitettiin huomattavasti, kun lämpötila nousi 18 700 celsiusasteeseen ilman, että kulta tuhoutui välittömästi. Tämä tulos pakottaa meidät miettimään uudelleen faasimuutosten ja kiinteiden aineiden stabiilisuuden ääriolosuhteissa koskevia teoreettisia perusteita.
”Olen erittäin kiitollinen siitä, että työni on säteilyttää esineitä lasereilla ja löytää uusia fysiikan lakeja”, White sanoi rennosti. Tämä lause heijastaa löydön laajuutta: näennäisesti horjumattoman rajan murtuminen ja uuden paradigman avaaminen äärimmäisiin lämpötiloihin altistuvien materiaalien tutkimuksessa.