Fizikçiler, altını erimeden 19 bin Kelvin’in üzerine, yani erime noktasının 14 katından fazla sıcaklığa yükseltti. Bu deneyle “entropi felaketi” sınırı aşıldı.
“Entropi felaketi”ni çürüten deney: Altın rekor sıcaklığa dayandı
Bilim insanları tarafından 19 bin Kelvin (18 bin 727 santigrat derece) sıcaklığa kadar ısıtılan altının, erimeden bu aşırı koşullara dayanabildiği gözlemlendi. Deneyde, altın 19 bin Kelvin sıcaklığa ulaştığında bile kristal yapısını korudu. Bu, altının normal erime noktası bin 337 Kelvin’den 14 kat daha yüksek sıcaklık demek.
Stanford Üniversitesindeki SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’nda ultra-hızlı bir lazer darbesi kullanılarak gerçekleştirilen deneyi; Nevada-Reno, Oxford, Warwick üniversiteleri ile, SLAC, European XFEL ve Queen’s Üniversitesi Belfast’den araştırmacılar yürüttü.
Ekip, 50 nanometre kalınlığındaki ince altın folyoyu, sadece 45 femtosaniye (saniyenin milyarda birinin 45 milyonda biri/saniyenin 45 katrilyonda biri) içinde aşırı yüksek sıcaklığa ulaştırarak ölçtü. Süper ısıtılmış altın atomlarının titreşimlerini analiz etmek için X-ışını lazer darbeleri kullanan ekip, saçılan ışınların frekans değişimini ölçerek atomların hızını ve sıcaklığını hesapladı.
Araştırmanın baş yazarı fizikçi Prof. Thomas White, “Bu muhtemelen şimdiye kadar kaydedilmiş en sıcak kristal malzeme.” dedi.
Entropi felaketine ters düşüyor
Sonuçlar, “entropi felaketi” (entropy catastrophe) denen teorik sınırı geçersiz kılıyor. Bu teoriye göre, katı maddeler erime sıcaklıklarının yaklaşık üç katından daha yüksek sıcaklıklarda kararlı kalamaz ve erir. Ancak deneyde, altın normal erime noktasının 14 katına çıkmasına rağmen erimedi.
Altının bu kadar hızlı ısıtılması, katı halde kalmasının anahtarı olabilir. Bulgular, yeterince hızlı ısıtıldığında katıların aşırı ısınma sınırının çok daha yüksek olabileceğini, hatta belki de bir sınır olmadığını gösteriyor.
Folyonun iç sıcaklığını ölçmek için ise SLAC’ta 3 kilometre uzunluğundaki LCLS X-ışını lazerini kullandılar. Böylece, yoğun plazmanın iç sıcaklığı ilk defa ölçüldü. Bu, yüksek enerji yoğunluklu ortamlarda sıcaklık ölçümü için yeni bir yol açtı. Özellikle, atalet füzyon enerjisi deneylerinde sıkıştırma aşamasında karşılaşılan sıcak yoğun plazma koşullarını incelemek için şu an mevcut olan tek doğrudan yöntem.
Kaynak: Nature
