Золото залишається твердим навіть під час короткочасного нагрівання до температур, що значно перевищують раніше передбачувані його межі. Це може вимагати повного переосмислення того, як матерія поводиться в екстремальних умовах.
Міжнародна команда вчених використовувала потужні і надкороткі лазерні імпульси, щоб нагріти тонкі фрагменти золота за межі так званої "катастрофи ентропії" - точки, за якої тверда речовина стає занадто гарячою, щоб чинити опір плавленню, пише Science Alert.
Це свого роду "точка плавлення" для особливих випадків, коли звична фізика вже не працює.
У явищі, відомому як наднагрів, тверда речовина може нагріватися настільки швидко, що атоми не встигають перейти в рідкий стан. Кристали можуть зберігати свою структуру навіть далеко за межами стандартної температури плавлення - нехай і на дуже короткий час.
Зазвичай катастрофа ентропії настає за температури, що втричі перевищує стандартну точку плавлення. Однак, застосувавши новий метод розрахунку енергії відбитих рентгенівських променів для точного вимірювання поглинутого тепла, вчені виявили, що золото може бути нагріте до температури, що в 14 разів перевищує цю межу, перш ніж воно перейде в рідкий стан.
Деталі минулого дослідження
Як би дивно це не звучало, результати дослідження не порушують закони термодинаміки - вони лише показують, що іноді реакції відбуваються занадто швидко, щоб закони термодинаміки встигли набути чинності. Схоже, що атомам золота просто нікуди рухатися протягом найкоротшої миті, і теплова енергія розсіюється, перш ніж структура зруйнується.
Дослідникам вдалося досягти температури приблизно 18 700 градусів Цельсія, при цьому золото зберігало тверду структуру понад 2 пікосекунди (одна пікосекунда - це трильйонна частка секунди). Цього виявилося достатньо, щоб учені засумнівалися в наявних моделях.
"Цей вимір не тільки перевершив раніше передбачені межі катастрофи ентропії, а й припускає набагато вищий поріг наднагріву твердих тіл, тим самим переписуючи фундаментальне розуміння стабільності твердої фази за екстремальних умов", - пишуть дослідники у своїй статті.
Наслідки цих відкриттів захоплюють уяву: можливо, у деяких твердих тіл взагалі немає фіксованої точки плавлення, принаймні в умовах надшвидкого нагріву.
У чому користь отриманих результатів
Нові дані виявляться корисними в безлічі галузей - від зіткнень астероїдів у космосі до процесів у ядерних реакторах на Землі. Вчені тепер зможуть краще розуміти, що відбувається в таких короткочасних, але екстремальних подіях.
Автори планують у майбутньому дослідити, чи поводяться інші матеріали так само, як золото, а також глибше вивчити явище катастрофи ентропії - по суті, перемалювати карту існування твердого стану.
"Можливо, ми думали, що розв'язали це питання ще в 1980-х із введенням межі наднагріву, але тепер, я думаю, це знову відкрита тема", - сказав фізик Томас Вайт з Університету Невади.
Інші цікаві наукові новини
Раніше УНІАН повідомляв, що ядерна зима буде ще гіршою, ніж передбачалося, а в найгіршому випадку ядерна зброя завдасть шкоди атмосфері, поступово скорочуючи щорічне виробництво кукурудзи на 87%.
Крім того, падіння температури може тривати понад 10 років.
Також ми розповідали, що вчені зробили парадоксальне відкриття про жуків у найстарішій пустелі на Землі.
За смертельної температури тіла 51° самцям пустельного жука Намібського жука доводиться шукати способи зменшити кількість тепла, яке вони отримують на сонці.
