W przełomowym eksperymencie naukowcy zdołali podgrzać złoto do temperatury około 19 000 kelwinów (33 700°F), czyli 14 razy więcej niż jego punkt topnienia, bez przejścia w stan ciekły. To osiągnięcie, opisane w czasopiśmie "Nature", podważa teorię sprzed dekad z lat 80. XX wieku. Zespół badawczy, kierowany przez Boba Naglera z SLAC National Accelerator Laboratory, wykorzystał ultrakrótkie impulsy laserowe rentgenowskie do szybkiego podgrzania cienkiej folii złota. Gdy promieniowanie przechodziło przez krystaliczną folię, atomy wibrowały z częstotliwością bezpośrednio związaną z ich rosnącą temperaturą. Bezprecedensowa szybkość podgrzewania zapobiegła rozpadowi struktury krystalicznej złota, utrzymując je w stanie stałym.
Odkrycie to otwiera nowe możliwości pomiaru ekstremalnych temperatur i dostarcza wglądu w egzotyczne stany materii, które można znaleźć w jądrach planet i środowiskach gwiazdowych. Tradycyjnie uważano, że ciała stałe mogą być podgrzewane tylko do około trzykrotności ich punktu topnienia, zanim nastąpi nieuchronna transformacja w ciecz, zjawisko znane jako "katastrofa entropowa". Koncepcja ta zakładała, że przekroczenie tego progu naruszyłoby drugą zasadę termodynamiki, która mówi, że nieuporządkowanie systemu zawsze wzrasta. Zespół, w tym Thomas White z University of Nevada, Reno, wyjaśnił, że kluczem do obejścia tego ograniczenia była niezwykła szybkość procesu. Podgrzewając złoto w ciągu zaledwie 45 femtosekund (trylionowych części sekundy), atomy nie miały wystarczająco dużo czasu, aby zmienić swoje ułożenie i przejść w stan ciekły. Ta technika pozwoliła na osiągnięcie temperatur znacznie przekraczających teoretyczne granice, jednocześnie zachowując integralność strukturalną złota.
Ta innowacyjna metoda pomiaru temperatury materii w ekstremalnych warunkach, bezpośrednio mierząca prędkość atomów, stanowi przełom w badaniach nad materią w ekstremalnych warunkach (MEC). Jest ona kluczowa dla zrozumienia procesów zachodzących we wnętrzach planet, gwiazd i w reakcjach syntezy termojądrowej. Naukowcy planują zastosować tę technikę do badania innych metali, takich jak aluminium czy miedź, oraz do dalszych badań nad fuzją jądrową, gdzie precyzyjne pomiary temperatury są niezbędne do projektowania wydajnych reaktorów.