黃金在過熱超過熔點(diǎn)時(shí)會(huì)做出意想不到的事情

一項(xiàng)新的研究報(bào)告稱，當(dāng)黃金短暫加熱超過先前假設(shè)的極限時(shí)，黃金仍然保持完全固體，這可能意味著對(duì)物質(zhì)在極端條件下的行為進(jìn)行徹底的重新評(píng)估。

這項(xiàng)研究背后的國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)使用強(qiáng)烈的超短激光爆炸將薄金碎片推過稱為熵災(zāi)難;固體變得太熱而無法抵抗熔化的點(diǎn)。它就像一個(gè)熔點(diǎn)，但適用于物理學(xué)不傳統(tǒng)的邊緣情況。

在一種稱為過熱，固體的加熱速度可能太快，以至于其原子有時(shí)間進(jìn)入液態(tài)。晶體可以在超過其標(biāo)準(zhǔn)熔點(diǎn)后保持完整，盡管時(shí)間非常非常短。

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通常，熵災(zāi)難被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)熔點(diǎn)的三倍。使用一種計(jì)算反射 X 射線能量的新方法來準(zhǔn)確測(cè)量吸收的熱能，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)金在最終液化之前可以加熱 14 倍的極限。

盡管聽起來令人驚訝，但結(jié)果并沒有破壞任何熱力學(xué)定律– 它們只是表明，有時(shí)反應(yīng)發(fā)生得太快，無法遵守熱力學(xué)申請(qǐng)。金內(nèi)部的原子似乎在短時(shí)間內(nèi)無處可移動(dòng)，導(dǎo)致熱能在結(jié)構(gòu)讓位之前消散。

研究人員能夠達(dá)到 19,000 開爾文（約 18,700 攝氏度或略高于 33,700 華氏度），黃金保持其固體結(jié)構(gòu)超過 2 皮秒（一皮秒是萬億分之一秒）——足夠長(zhǎng)的時(shí)間促使研究人員重新考慮現(xiàn)有模型。

“這一測(cè)量不僅超過了之前預(yù)測(cè)的熵災(zāi)難界限，而且還表明固體過熱的閾值要高得多，從而改寫了對(duì)極端條件下固相穩(wěn)定性的基本認(rèn)識(shí)，”寫研究人員在他們發(fā)表的論文中。

這里的含義對(duì)物理學(xué)家來說是有趣和令人興奮的：某些固體可能沒有熔點(diǎn)根本沒有，至少在超短時(shí)間過熱時(shí)是這樣。

“我們的實(shí)驗(yàn)清楚地表明，如果材料加熱得足夠快，可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過之前提出的過熱極限，”寫研究人員。

這些新知識(shí)在各個(gè)領(lǐng)域都會(huì)派上用場(chǎng)。超快速加熱事件無處不在小行星碰撞到太空深處，到地球上的核反應(yīng)堆，科學(xué)家們現(xiàn)在將更好地了解這些事件中發(fā)生的事情。

研究人員想看看在未來的研究中其他固體是否以與黃金相同的方式做出反應(yīng)，并進(jìn)一步探索熵災(zāi)難：從本質(zhì)上重新繪制固體何時(shí)不能再作為固體存在的圖表。

“也許我們認(rèn)為我們?cè)?1980 年代用這個(gè)過熱極限解決了這個(gè)問題，但現(xiàn)在我認(rèn)為這又是一個(gè)懸而未決的問題，”內(nèi)華達(dá)大學(xué)的物理學(xué)家托馬斯·懷特 （Thomas White） 告訴亞歷克斯·威爾金斯 （Alex Wilkins）新科學(xué)家.

“在融化之前，你能做多熱的東西？”

該研究已發(fā)表在自然界.

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