Zlato odoláva extrémnemu teplu: Vedci prekvapení, ako ďaleko možno zájsť
Výskum naznačuje, že pevné látky môžu mať vyššiu teplotnú odolnosť, než sa doteraz predpokladalo, a otvára nové otázky o termodynamických limitoch a správaní materiálov pri extrémnych podmienkach.
Nové experimenty ukázali, že zlato môže byť ohriate na teploty až 14-násobne vyššie, ako je jeho bod topenia, bez toho, aby sa roztavilo, čo spochybňuje súčasné chápanie limitov pre prehrievanie pevných látok.
Vedci z University of Nevada, Reno, použili lasery na superrýchle ohriatie tenkých vrstiev zlata. Zistili, že zlato dokáže odolať teplote 14-krát vyššej, ako je jeho štandardný bod topenia, bez zmeny skupenstva. Tento jav, známy ako prehrievanie, je síce známy (napríklad voda v mikrovlnke sa môže prehriať nad 100°C), ale doteraz sa predpokladalo, že pre pevné látky existuje horná hranica, takzvaná entropická katastrofa, ktorá sa nachádza približne pri trojnásobku bodu topenia v Kelvinoch. Ak by látka zostala pevnou aj pri vyššej teplote, porušil by sa druhý termodynamický zákon.
Thomas White a jeho tím vystrelili silný laser na 50-nanometrovú vrstvu zlata po dobu 45 kvadriliontín sekundy. Následne pomocou novej metódy založenej na odrazených röntgenových lúčoch zmerali teplotu. Z analýzy zmeny frekvencie röntgenových lúčov a výpočtu energie získanej odrazom zistili, aké teplo vrstva absorbovala. Výsledky ich prekvapili.
Po overení meraní výskumníci prehodnotili teoretické modely a dospeli k záveru, že extrémne rýchle zahriatie zabránilo zvýšeniu entropie zlatej vrstvy, čo umožnilo prekročiť predpokladanú teplotnú hranicu bez roztavenia. Týmto experimentom nebol porušený druhý termodynamický zákon, ale otvára sa diskusia o skutočných limitoch prehrievania pevných látok.
Komentár redakcie: Tento prelomový výskum podkopáva existujúce teórie o teplotných limitoch pevných látok a zdôrazňuje, že v oblasti termodynamiky je stále čo objavovať. Schopnosť ohrievať materiály na extrémne teploty bez zmeny ich stavu môže mať významné dôsledky pre vedu o materiáloch a inžinierstvo.
Sam Vinko z University of Oxford zdôrazňuje, že táto röntgenová technika merania teploty pevných látok môže byť užitočná pri simuláciách extrémnych podmienok, aké panujú v planetárnych jadrách. Taktiež je dôležité overiť, či sa tento jav dá pozorovať aj pri iných materiáloch a preskúmať, či existuje absolútny limit prehrievania.
