Yeni bir araştırmaya göre, altın erime noktasının üzerinde beklenenin aksine katı yapısını koruyabiliyor. Bu durum, maddenin aşırı koşullar altındaki davranışına dair mevcut anlayışımızı baştan aşağı değiştirebilir.
Uluslararası bir bilim insanı ekibi, kısa süreli ve yoğun lazer darbeleri kullanarak ince altın parçacıklarını, katının sıvı hale geçemeyeceği kritik bir nokta olan 'entropi felaketi' adı verilen sınırı aşırı derecede ısıttı. Bu, bilinen erime noktası kavramına benzese de, alışılmadık fiziksel olayların yaşandığı uç durumlar için geçerli.
Süperısıtma olarak bilinen bir olguyla, bir katı o kadar hızlı ısıtılabilir ki atomları sıvı hale geçmek için yeterli zamana sahip olamaz. Bu sayede kristaller, normal erime noktalarının çok ötesinde de olsa, son derece kısa bir süre için sağlamlıklarını koruyabilirler.
Araştırmacılar, yansıyan X-ışınlarının enerji seviyesini hassas bir şekilde ölçmek için yeni bir yöntem kullanarak, altın atomlarının hareket etmesi için yeterli zaman bulamadığı bu kısa sürede, standart erime noktasının 14 katına kadar ısıtılabildiğini ve buna rağmen sıvılaşmadığını tespit etti.
Bu sonuçlar şaşırtıcı görünse de, termodinamiğin temel yasalarını ihlal etmiyor; yalnızca bazı reaksiyonların çok hızlı gerçekleşmesi durumunda bu yasanın uygulanması için yeterli zamanın bulunmadığını gösteriyor. Altın atomlarının kısa bir süre için hareket edecekleri bir alan bulamaması, ısıl enerjinin yapının bozulmasından önce dağılmasına olanak tanıyor.
Araştırmacılar, altını 19.000 Kelvin'e (yaklaşık 18.700 Santigrat derece) kadar ısıtmayı başardı ve altın, 2 pikosaniyeden (bir saniyenin trilyonda biri) daha uzun süre boyunca katı yapısını korudu. Bu süre, araştırmacıları mevcut modelleri yeniden gözden geçirmeye teşvik etti.
Araştırmacılar, yayımlanan makalelerinde, "Bu ölçüm, daha önce öngörülen entropi felaketi sınırlarını aşmakla kalmıyor, aynı zamanda katıların süperısıtılması için çok daha yüksek bir eşik önererek, aşırı koşullar altında katı fazın kararlılığına ilişkin temel anlayışı yeniden yazıyor." ifadelerini kullandı.
Bu bulguların fizikçiler için ilgi çekici ve heyecan verici olduğu belirtiliyor. Süperısıtma durumunda, bazı katıların belirli bir erime noktası olmayabileceği, en azından ultra kısa süreler için ısıtıldıklarında bu durumun geçerli olabileceği düşünülüyor.
Araştırmacılar, "Deneylerimiz, malzemenin yeterince hızlı ısıtılması durumunda süperısıtma için daha önce önerilen limitin önemli ölçüde aşılabileceğini açıkça gösteriyor." şeklinde açıklama yaptı.
Bu yeni bilgi, uzaydaki asteroit çarpışmalarından Dünya'daki nükleer reaktörlere kadar pek çok alanda faydalı olacak. Bilim insanları, bu tür olaylar içindeki süreçleri artık daha iyi anlayabilecek.
Araştırmacılar, gelecekteki çalışmalarında diğer katıların da altın gibi tepki verip vermediğini incelemeyi ve entropi felaketi kavramını daha derinlemesine araştırmayı hedefliyor. Bu sayede katıların katı olarak var olamayacağı sınırları yeniden çizilecek.
Fizikçi Thomas White, bir yayında, "Belki 1980'lerde süperısıtma sınırı ile çözdüğümüzü sanıyorduk ama şimdi sanırım bu tekrar açık bir soru haline geldi." diyerek, "Bir şeyi erimeden ne kadar ısıtabilirsin?" sorusunu gündeme getirdi.
Araştırmanın sonuçları Nature dergisinde yayımlandı.
