Bilim insanları, ultrafast yüksek yoğunluklu lazerler kullanarak altını, sıvı hale gelmeden eritme noktasının 14 katına kadar ısıtmayı başardı. Bu rekor deneme, katıların kararlılığı hakkındaki onlarca yıllık teoriyi yıktı ve aşırı sıcak sistemlerin sıcaklığını hassas bir şekilde ölçmek için güvenilir bir yöntem sunuyor.
Güneş'in etrafındaki plazma veya gezegenlerin yüksek basınçlı çekirdekleri gibi maddenin alışılmadık halleri, milyonlarca dereceye ulaşabiliyor. Ancak bu tür "ılık yoğun madde"nin tam sıcaklığını belirlemek, bilim insanları için kısa ömürlü ve sıcak materyali yeterince hızlı ölçememeleri nedeniyle zorlayıcı olmuştur.
Deneyde, araştırmacılar 45 femtosaniye (saniyenin 45 katrilyonda biri) süren X-ışını lazer darbeleriyle ince bir altın filmi hızla ısıttı. Radyasyon kristal filmden geçerken, atomlar artan sıcaklıkla doğrudan ilişkili bir frekansta titreşti. Sıcak numuneye ikinci bir lazer darbesi gönderildi ve bu darbe titreşen atomlardan saçıldı. Saçılan ışının frekansındaki değişim, atomların hızı ve dolayısıyla sıcaklığı hakkında nicel bir ölçüm sağladı.
Araştırmacılar, daha önce beklenenin çok üzerinde bir sıcaklık tespit ettiklerini ve bunun 1980'lerden kalma köklü bir teoriyi çürüttüğünü belirtiyor. Altın numunesi, normal erime noktasının (1.337 kelvin) 14 katı olan 19.000 kelvine (yaklaşık 18.700 Santigrat derece) ulaştı. Bu, şimdiye kadar kaydedilen en sıcak kristal malzeme olabilir.
Normalde katı ve sıvıların belirli bir geçiş sıcaklığı vardır. Ancak bazı durumlarda, malzemeler bu sınırların ötesine geçmeden hallerini değiştiremez. Bu duruma "aşırı ısınma" denir. Bu etki, mikrodalga fırında ısıtılan suda bazen görülür. Kabın pürüzsüz olması durumunda, su kaynama noktası olan 100 °C'yi geçmesine rağmen kaynamaz. Ancak en ufak bir hareket, suyun patlarcasına kaynamasına neden olabilir.
1980'lerde fizikçiler, katılar için bu aşırı ısınma etkisinin sınırını erime noktasının üç katı olarak hesaplamış ve buna "entropi felaketi" adını vermişti. Bu noktadan sonra, katının entropisinin (düzensizliğinin), sıvı halinden daha fazla olacağı, yani termodinamiğin ikinci yasasını ihlal edeceği teorik olarak hesaplanmıştı. Bu yasa, entropinin her zaman artması gerektiğini belirttiğinden, düzgün sıralanmış katı parçacıklarının rastgele dağılmış sıvı parçacıklarından daha düzensiz olabileceği fikri imkansız bir çelişki olarak görülüyordu.
Araştırmacılar, altının erime noktasının 14 katına ulaşmasına rağmen neden katı kaldığına dair açıklamalarında, ısıtma işleminin inanılmaz hızı sayesinde kristal yapının deney süresi boyunca genişleyemediğini öne sürüyorlar. Bu durumun, termodinamiğin ikinci yasasını ihlal etmediğini, sadece malzemelerin aşırı hızla ısıtılması durumunda bu tür felaketlerin önlenebileceğini gösterdiğini vurguluyorlar.
