Altın, daha önce varsayılan sınırların ötesinde kısa süreliğine ısıtıldığında bile katı kalıyor. Yeni bir çalışma, bu gözlemin, maddenin aşırı koşullar altındaki davranışını tamamen yeniden değerlendirmemizi gerektirebileceğini ortaya koyuyor.
Uluslararası bir bilim insanı ekibi, altını “entropi felaketi” olarak bilinen bir sınırın ötesine taşımak için aşırı kısa süreli, yoğun lazer patlamaları kullandı. Entropi felaketi, bir katının erimeye direnemeyecek kadar ısındığı nokta olarak tanımlanıyor. Bu, fizik kurallarının sıradışı davrandığı uç durumlar için bir tür erime noktasıdır.
Süper ısıtma adı verilen bu fenomen sırasında, bir katı o kadar hızlı ısıtılır ki, atomlarının sıvı hale geçmeye vakti olmaz. Kristaller, standart erime noktalarının çok ötesinde bozulmadan kalabilir – elbette çok kısa bir süreliğine. Entropi felaketinin genellikle standart erime noktasının üç katı olduğu düşünülür. Ancak ekip, yansıtılan X-ışınlarının enerjisini ölçmek için geliştirdikleri yeni bir yöntemle altının soğurduğu ısıyı çok daha hassas biçimde hesapladı ve altının, bu sınırın tam 14 katı kadar ısıtılabildiğini ortaya koydu – erimeden önce!
Bu kulağa şaşırtıcı gelse de, sonuçlar termodinamik yasalarını ihlal etmiyor. Yalnızca bazı tepkimelerin o kadar hızlı gerçekleştiğini gösteriyor ki, bu yasalar uygulanacak zaman bulamıyor. Altının içindeki atomlar, çok kısa bir an için yer değiştirecek alan bulamıyor; bu da ısının yapıyı bozmasına fırsat tanımadan dağılmasını sağlıyor.
Araştırmacılar, 19.000 Kelvin sıcaklığa (yaklaşık 18.700°C veya 33.700°F) ulaşmayı başardı ve altın bu sıcaklıkta 2 pikosaniye (bir pikosaniye = bir trilyon saniyenin biri) boyunca katı yapısını korudu. Bu kadar kısa bir süre bile, mevcut modelleri yeniden gözden geçirmeye yeterli oldu.
Araştırmacılar yayınladıkları makalede şu ifadeyi kullanıyor:
“Bu ölçüm, daha önce öngörülen entropi felaketi sınırlarını aşmakla kalmıyor, aynı zamanda katıların süper ısıtılmasındaki eşiklerin çok daha yüksek olabileceğini göstererek, aşırı koşullar altında katı fazın istikrarına dair temel anlayışı yeniden yazıyor.”
Bazı katıların aslında erime noktalarının olmayabileceği, en azından ultra kısa süreli süper ısıtmalarda, gündeme geliyor.
Araştırmacılar şöyle yazdı:
“Deneylerimiz açıkça gösteriyor ki, daha önce öne sürülen süper ısıtma sınırı, malzeme yeterince hızlı ısıtıldığında fazlasıyla aşılabilir.”