Forró, szilárd anyag: tudományos áttörés
A Napot körülvevő plazmához vagy a bolygók magjához hasonló állapotok – az ún. „meleg sűrű anyag” – akár több millió Celsius-fokosak is lehetnek, de ezek hőmérsékletének precíz mérése eddig hatalmas kihívás volt. A kutatók végül ultragyors, 45 femtoszekundumos röntgenlézer-löketekkel bombáztak meg egy vékony aranyfilmet, majd a visszaverődő sugarak elemzésével pontosan megmérték az atomok extrém gyors rezgéséből adódó hőmérsékletet. A gyorsaság kulcsfontosságú volt: ilyen rövid idő alatt az arany kristályszerkezete egyszerűen nem tudott kitágulni és elfolyni.
Átíródó fizikai törvények
Az 1980-as években a fizikusok azt állapították meg, hogy a szilárd anyagokat legfeljebb az olvadáspontjuk háromszorosáig lehet hevíteni anélkül, hogy szerkezetük összeomlana. Ennél magasabb hőmérsékleten már „entrópiakatasztrófa” lépne fel, vagyis a szilárd állapotban nagyobb lenne a rendezetlenség, mint folyékony állapotban, ami ellentmond a termodinamika második törvényének. A mostani kísérlet ezzel szemben képes volt az aranyat 19 000 kelvinig, vagyis az olvadáspontjának tizennégyszereséig szilárd állapotban tartani. Ez minden eddiginél forróbb szilárd kristályos anyag, amit valaha sikerült előállítani.
Miért nem omlott össze az arany?
Az eredmény annak köszönhető, hogy a hevítés tempója egyszerűen megelőzte a kristályszerkezet átrendeződését, így elkerülhetővé vált az entrópiakatasztrófa. Összegzésként elmondható: megfelelően gyors hevítéssel az anyagok a fizika határain túl is szilárdak maradhatnak, így új utakat nyitva az extrém körülmények között vizsgált anyagok kutatásában.
