Дослідники піддали золото впливу екстремально високих температур, і воно не зазнало плавлення: які висновки можна зробити з цього?

Золото витримало температуру, яка перевищила всі очікування.

Золото залишається твердим навіть під час короткочасного нагрівання до температур, що значно перевищують раніше передбачувані його межі. Це може вимагати повного переосмислення того, як матерія поводиться в екстремальних умовах.

Група міжнародних дослідників застосувала потужні та надзвичайно короткі лазерні імпульси для нагрівання тонких шматочків золота до так званої "катастрофи ентропії". Це є критичною температурною межею, при якій тверді тіла перестають залишатися в твердому стані і починають плавитися, повідомляє Science Alert.

Це можна вважати своєрідним "порогом зміни", що виникає в унікальних ситуаціях, коли звичайні фізичні закони перестають діяти.

У процесі, який називається наднагрівом, тверді матеріали можуть розігріватися настільки швидко, що атоми не встигають перетворитися на рідину. Кристалічні структури здатні зберігати свою цілісність навіть при температурах, що значно перевищують їх звичайну температуру плавлення, хоча й на дуже обмежений проміжок часу.

Зазвичай катастрофа ентропії настає за температури, що втричі перевищує стандартну точку плавлення. Однак, застосувавши новий метод розрахунку енергії відбитих рентгенівських променів для точного вимірювання поглинутого тепла, вчені виявили, що золото може бути нагріте до температури, що в 14 разів перевищує цю межу, перш ніж воно перейде в рідкий стан.

Як би дивно це не звучало, результати дослідження не порушують закони термодинаміки - вони лише показують, що іноді реакції відбуваються занадто швидко, щоб закони термодинаміки встигли набути чинності. Схоже, що атомам золота просто нікуди рухатися протягом найкоротшої миті, і теплова енергія розсіюється, перш ніж структура зруйнується.

Дослідникам вдалося досягти температури приблизно 18 700 градусів Цельсія, при цьому золото зберігало тверду структуру понад 2 пікосекунди (одна пікосекунда - це трильйонна частка секунди). Цього виявилося достатньо, щоб учені засумнівалися в наявних моделях.

"Цей показник не лише перевищив попередні прогнози щодо меж катастрофічної ентропії, але й вказує на значно вищий рівень наднормативного нагріву для твердих тіл, що, в свою чергу, змінює базові уявлення про стабільність твердої фази в умовах екстремального впливу," - зазначають вчені у своїй статті.

Результати цих відкриттів вражають уяву: існує ймовірність, що у певних твердих матеріалах немає чітко визначеної температури плавлення, принаймні в умовах надшвидкого нагрівання.

Нові дані виявляться корисними в безлічі галузей - від зіткнень астероїдів у космосі до процесів у ядерних реакторах на Землі. Вчені тепер зможуть краще розуміти, що відбувається в таких короткочасних, але екстремальних подіях.

Автори мають намір у наступних дослідженнях з'ясувати, чи демонструють інші матеріали подібні до золота властивості, а також детальніше проаналізувати феномен катастрофи ентропії, прагнучи суттєво переробити розуміння твердого стану матерії.

"Можливо, ми вважали, що вирішили цю проблему ще в 1980-х роках завдяки встановленню межі наднагріву, але тепер, на мою думку, це питання знову стало актуальним," - висловив свою думку фізик Томас Вайт з Університету Невади.

Раніше інформаційне агентство УНІАН повідомляло, що наслідки ядерної зими можуть виявитися навіть більш катастрофічними, ніж очікувалося. У найгіршому сценарії використання ядерної зброї може спричинити серйозні пошкодження атмосфери, що призведе до зменшення річного врожаю кукурудзи на 87%.

Окрім цього, зниження температури може спостерігатися протягом більше десяти років.

Також ми розповідали, що вчені зробили парадоксальне відкриття про жуків у найстарішій пустелі на Землі.

При температурі тіла 51° самці пустельного Намібського жука змушені знаходити шляхи, щоб зменшити кількість тепла, яке вони поглинають під прямими сонячними променями.