Новое международное исследование поставило под сомнение устоявшиеся представления о поведении твёрдых тел при экстремальных температурах. Как сообщает Science Alert, золото сохраняет свою твёрдую структуру даже при кратковременном нагреве до температуры, в 14 раз превышающей теоретическую границу так называемой «катастрофы энтропии».

Команда учёных, используя мощные и сверхкороткие лазерные импульсы, разогрела тонкие фрагменты золота до 18 700°C. При этом металл не расплавился, оставаясь в твёрдой фазе более двух пикосекунд (триллионных долей секунды) — времени, которое оказалось достаточным для фундаментального научного открытия.

Что такое «катастрофа энтропии»?
Это понятие описывает предел, при котором твёрдое вещество становится настолько горячим, что кристаллическая решётка теряет способность сопротивляться разрушению — то есть плавится. В обычных условиях этот предел составляет около троекратной температуры плавления материала. Но новое исследование показало: золото способно выдержать нагрев, превышающий этот порог в 14 раз, прежде чем его атомная структура начинает разрушаться.

Явление, называемое сверхнагревом, заключается в том, что вещество нагревается настолько быстро, что атомы просто не успевают «реагировать» и перейти в жидкое состояние. Законы термодинамики продолжают действовать, но процесс развивается настолько стремительно, что система выходит за пределы традиционных моделей.

Переписывая основы физики
«Это измерение не только превзошло предсказанные границы энтропийной катастрофы, но и указывает на гораздо более высокий порог сверхнагрева, тем самым меняя фундаментальное понимание устойчивости твёрдых тел», — отмечают авторы исследования.

Открытие может иметь серьёзные последствия для понимания процессов, происходящих в экстремальных условиях — от ядерных реакций до столкновений астероидов и высокоэнергетических технологических процессов.

«Мы думали, что решили этот вопрос ещё в 1980-х, когда определили предел сверхнагрева. Но теперь ясно: это снова открытая тема», — заявил физик Томас Уайт из Университета Невады.

Учёные планируют проверить, проявляют ли другие материалы сходное поведение при аналогичном сверхбыстром нагреве, а также глубже изучить само понятие энтропийного предела — возможно, пересматривая границы существования твёрдого состояния материи.

Источник: Science Alert