У знаковому експерименті вчені вперше безпосередньо виміряли температуру атомів у «теплої щільної матерії», перевернувши чотири десятиліття теорії та переосмисливши межі того, наскільки гарячими можуть бути тверді тіла, не розпадаючись.

Дослідження, проведене дослідниками з Національної прискорювальної лабораторії SLAC та Університету Невади в Ріно, показує, що такі матеріали, як золото, можуть витримувати екстремальні температури при достатньо швидкому нагріванні.

Дослідження пропонує метод вимірювання температури в такій гарячій матерії, як ядра планет і термоядерні реактори, системах, де температура завжди була найскладнішою змінною для визначення.

«У нас є хороші методи вимірювання густини та тиску в цих системах, але не температури», — сказав Боб Наглер, науковий співробітник SLAC.

«У цих дослідженнях температури завжди є оцінками з величезними похибками, що дійсно стримує наші теоретичні моделі. Це проблема, яка існує вже багато років».

Золото порушує правила
Щоб вирішити цю проблему, дослідники розробили новий метод, який дозволяє уникнути непрямих моделей. На приладі «Матерія в екстремальних умовах» (MEC) SLAC вони використали лазер для перегріву зразка золота товщиною всього в нанометри. Після цього виник спалах надяскравого рентгенівського випромінювання.

Коли атоми вібрували від тепла, рентгенівські промені розсіювалися, змінюючи частоту таким чином, що безпосередньо виявляла їхню температуру.

«Нарешті, ми безпосередньо та однозначно провели пряме вимірювання, продемонструвавши метод, який можна застосовувати в усій галузі», – сказав Том Вайт, доцент кафедри фізики в Університеті Невади, Ріно.

Ці цифри шокували команду. Золото, яке зазвичай плавиться за температури близько 1337 кельвінів, досягло вражаючих 19 000 кельвінів, зберігаючи при цьому свою тверду кристалічну структуру.

Це в 14 разів більше, ніж його температура плавлення, і значно перевищує теоретичний поріг, при якому тверді речовини повинні розпадатися.

«Ми були здивовані, виявивши набагато вищу температуру в цих перегрітих твердих тілах, ніж спочатку очікували, що спростовує давню теорію 1980-х років», — сказав Вайт. «Це не було нашою початковою метою, але саме в цьому полягає наука — відкриття нових речей, про існування яких ви не знали».

Наслідки для науки про термоядерний синтез
Це відкриття також ставить під сумнів давнє припущення, відоме як катастрофа ентропії, ідею про те, що існує жорстка верхня межа того, наскільки далеко можна просунути тверду речовину, перш ніж вона раптово розплавиться або випарується.

на фото Дослідники SLAC нагріли золото лазером, а потім використали рентгенівські промені для вимірювання швидкості та температури атомів.

Лабораторія ядерних прискорювачів SLAC
#interesting