Вещество обмануло законы физики: невероятный эксперимент ученых

Недавно в научном мире произошёл настоящий переворот: физики, проводившие эксперименты с золотом, случайно поставили под сомнение одну из фундаментальных теорий, которой придерживались более ста лет.

Речь идёт о так называемой энтропийной катастрофе, которая, как считалось, неизбежно должна происходить при сильном перегреве вещества.

Традиционно считалось, что твёрдые материалы и жидкости можно нагреть выше их температуры плавления или кипения, но лишь до определённого предела. После этого, согласно устоявшимся представлениям, должна наступить энтропийная катастрофа — резкий, взрывной переход вещества в состояние, соответствующее его температуре.

Например, это можно наблюдать, когда вода в микроволновке перегревается выше 100 градусов, но не закипает, а затем внезапно взрывается. Однако в ходе экспериментов в лаборатории SLAC учёные смогли нагреть золото до температуры, в 14 раз превышающей его точку плавления, и при этом не зафиксировали никаких катастрофических последствий.

Изначально целью исследования было вовсе не опровержение старых теорий, а разработка нового метода измерения экстремальных температур. До недавнего времени такие измерения оставались крайне сложными, а результаты — лишь приблизительными. Для эксперимента использовали тончайший образец золота, который подвергли воздействию мощного лазерного луча.

С помощью уникального прибора Linac, генерирующего когерентные рентгеновские лучи, исследователи смогли точно измерить скорость движения атомов в перегретом металле и определить его температуру.

Результаты оказались ошеломляющими: золото нагрели до 19 000 Кельвинов, что эквивалентно примерно 18 726 °C. Для сравнения, точка плавления этого металла составляет всего 1337 Кельвинов. Несмотря на столь экстремальные условия, золото не только не разрушилось, но и сохранило свою структуру, что полностью противоречит ожиданиям, связанным с энтропийной катастрофой.

Исследователи отметили, что ключевым фактором, позволившим избежать катастрофы, стала невероятная скорость нагрева — процесс занял всего триллионные доли секунды. По их мнению, именно это не дало материалу времени на разрушение.

Более того, учёные предположили, что при сверхбыстром нагреве верхнего предела температуры перегрева может вообще не существовать, что ставит под сомнение некоторые основы современной физики, включая второй закон термодинамики.

Уточнения

Зо́лото — элемент 11 группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы первой группы) шестого периода периодической системы химических элементов с атомным номером 79.