Un equipo de científicos ha logrado un avance significativo en la física de materiales al medir con precisión la temperatura de los átomos dentro de materia en condiciones extremas de calor y densidad. Utilizando el láser MEC (Matter in Extreme Conditions) en el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC (SLAC National Accelerator Laboratory), dependiente del Departamento de Energía de EE. UU. y operado por la Universidad de Stanford, los investigadores sometieron una muestra de oro a un calentamiento ultrarrápido.
El experimento elevó la temperatura del oro a aproximadamente 19.000 Kelvin (unos 18.726 grados Celsius), una temperatura más de catorce veces superior a su punto de fusión en condiciones normales. Sorprendentemente, el oro mantuvo su estructura sólida en lugar de derretirse. Estos hallazgos respaldan la teoría de que un calentamiento suficientemente rápido puede impedir la expansión del material, permitiéndole conservar su estado sólido incluso a temperaturas extraordinariamente elevadas. La investigación, publicada en la revista Nature, sugiere la posibilidad de que no existan límites superiores definidos para los materiales sobrecalentados bajo tales condiciones, abriendo nuevas vías para la exploración de la materia en sus estados más extremos.
Una revelación clave de estos experimentos, llevados a cabo en instalaciones de vanguardia de SLAC como la Fuente de Luz Coherente Linac (LCLS), es el fenómeno conocido como "endurecimiento de fonones" (phonon hardening) en el oro. Contrario a lo esperado, al ser expuesto a pulsos láser de alta energía, el oro se volvió más resistente y tenaz. Este comportamiento se atribuye a cambios en la forma en que los átomos de oro vibran juntos, fortaleciendo las fuerzas que los unen. Este descubrimiento desafía las comprensiones previas sobre la respuesta de los metales a la excitación láser intensa y valida predicciones teóricas no observadas experimentalmente con tal claridad hasta ahora.
Las capacidades de SLAC, particularmente a través de su láser de rayos X LCLS, lo posicionan como un líder mundial en ciencia de rayos X y ultrafast. Esta herramienta permite a los científicos estudiar procesos a escala atómica con una precisión sin precedentes, facilitando la comprensión de fenómenos que ocurren en entornos cósmicos extremos, como el interior de las estrellas y los planetas gigantes. La investigación en estas condiciones extremas no solo profundiza nuestro conocimiento fundamental de la materia, sino que también impulsa el desarrollo de materiales más resilientes y avanzados para aplicaciones tecnológicas futuras, desde la industria aeroespacial hasta la manufactura de alta velocidad.