Международная группа учёных обнаружила уникальное свойство золота: при ультракоротком нагревании этот металл может сохранять твёрдую кристаллическую структуру даже при температурах, которые значительно превышают традиционно принятую точку его плавления. Это открытие открывает новые горизонты для понимания поведения вещества в экстремальных условиях.
Об этом сообщает ProIT
Перегрев золота: новые границы возможного
Исследователи применили интенсивные лазерные импульсы, которые позволили нагреть тонкие образцы золота до температуры, в 14 раз превышающей классическую точку плавления металла. Благодаря современной методике измерения энергии рентгеновских лучей, учёные определили, что золото сохраняет твёрдую фазу даже при достижении 19 000 Кельвинов (примерно 18 700 градусов Цельсия) в течение более чем 2 пикосекунд. Этот феномен известен как перегрев: вещество нагревается так быстро, что атомы не успевают перейти в жидкое состояние, и кристаллическая решётка сохраняется значительно дольше, чем при обычных условиях.
Влияние на физику материалов и практическое значение
Согласно результатам исследования, полученные данные не противоречат законам термодинамики, а лишь указывают на то, что при сверхбыстрых процессах реакции протекают настолько стремительно, что обычные представления о плавлении становятся неуместными. Выяснилось, что атомы золота в течение очень коротких промежутков времени «не успевают» изменить своё состояние, и тепловая энергия рассеивается до разрушения структуры.
“Эти измерения не только превышают ранее предсказанные границы энтропийной катастрофы, но и указывают на гораздо более высокий порог перегрева твёрдых тел, тем самым переписывая фундаментальное понимание стабильности твёрдой фазы в экстремальных условиях”, — отмечают исследователи в своей опубликованной статье.
Этот прорыв важен не только для теории, но и для практики. Сверхбыстрые процессы нагревания происходят во время столкновений астероидов, в ядерных реакторах и других экстремальных явлениях. Новые знания помогут лучше прогнозировать последствия таких событий. В дальнейших исследованиях команда планирует проверить, присущи ли подобные свойства и другим твёрдым материалам, а также глубже изучить природу энтропийной катастрофы. Физик Томас Уайт из Университета Невады отмечает, что это открытие возвращает учёных к фундаментальному вопросу: насколько сильно можно нагреть вещество, прежде чем оно расплавится. Результаты опубликованы в журнале Nature.