Науковці зламали фізичні межі, перегрівши золото без його плавлення, що стало проривом у вивченні плазми та термоядерного синтезу.
Команда фізиків із Університету Невади, SLAC і провідних наукових установ Європи нагріла зразок золота до понад 19 000 Кельвінів, не змусивши його перейти в рідкий стан. Це у 14 разів перевищує температуру його плавлення — і суперечить класичній теорії “ентропійної катастрофи”, яка стверджує, що жодне тверде тіло не може витримати настільки високий рівень ентропії. “Це, можливо, найгарячіший кристалічний матеріал, коли-небудь зафіксований”, — заявив професор Томас Вайт, провідний автор дослідження.
Дослідники використали надпотужний лазер та рентгенівський лазер Linac (LCLS) для ультракороткого імпульсу нагріву, який тривав лише 50 квадрильйонних часток секунди. Саме ця блискавична дія, ймовірно, дозволила зберегти кристалічну структуру золота. “Межа перегріву може бути набагато вищою — або взагалі не існувати, якщо нагрівання відбувається досить швидко”, — зазначили вчені.
Цей прорив відкриває новий розділ у фізиці високих густин енергії та інерційному термоядерному синтезі, адже експериментальна платформа дозволяє моделювати умови, подібні до тих, що панують у надрах планет або під час синтезу ядер. “Ця розробка прокладає шлях до температурної діагностики в широкому діапазоні середовищ з високою щільністю енергії”, — наголосив Боб Наглер зі SLAC.
Робота, опублікована в Nature, — результат десятирічної міжуніверситетської співпраці, зокрема між Прінстоном, Колумбією, Падуєю та Каліфорнійським університетом. Молоді науковці, серед яких Тревіс Гріффін та Лендон Моррісон, вже зараз стають частиною світового наукового переднього краю. “Я неймовірно вдячний за можливість зробити свій внесок у таку передову науку”, — поділився Гріффін, який після захисту дисертації приєднається до Європейського XFEL як штатний дослідник.
Цей метод уже застосовують для дослідження спресованого заліза, що дозволяє зазирнути у глибини планет і розгадати таємниці їхнього ядра. Таким чином, технологія, створена для вимірювання надвисоких температур, може стимулювати розвиток термоядерної енергетики — перспективного напряму з потенціалом замінити традиційні джерела енергії.
“Я з нетерпінням чекаю на те, яких успіхів ми зможемо досягти в цій галузі за допомогою цих нових методів”, — резюмував професор Вайт.