黃金在過熱超過熔點時會做出意想不到的事情

一項新的研究報告稱，當黃金短暫加熱超過先前假設的極限時，黃金仍然保持完全固體，這可能意味著對物質(zhì)在極端條件下的行為進行徹底的重新評估。

這項研究背后的國際科學家團隊使用強烈的超短激光爆炸將薄金碎片推過稱為熵災難;固體變得太熱而無法抵抗熔化的點。它就像一個熔點，但適用于物理學不傳統(tǒng)的邊緣情況。

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

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通常，熵災難被認為是標準熔點的三倍。使用一種計算反射 X 射線能量的新方法來準確測量吸收的熱能，該團隊發(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定律– 它們只是表明，有時反應發(fā)生得太快，無法遵守熱力學申請。金內(nèi)部的原子似乎在短時間內(nèi)無處可移動，導致熱能在結(jié)構讓位之前消散。

研究人員能夠達到 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)構超過 2 皮秒（一皮秒是萬億分之一秒）——足夠長的時間促使研究人員重新考慮現(xiàn)有模型。

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

這里的含義對物理學家來說是有趣和令人興奮的：某些固體可能沒有熔點根本沒有，至少在超短時間過熱時是這樣。

“我們的實驗清楚地表明，如果材料加熱得足夠快，可以遠遠超過之前提出的過熱極限，”寫研究人員。

這些新知識在各個領域都會派上用場。超快速加熱事件無處不在小行星碰撞到太空深處，到地球上的核反應堆，科學家們現(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，并進一步探索熵災難：從本質(zhì)上重新繪制固體何時不能再作為固體存在的圖表。

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

“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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