Uma equipe de cientistas alcançou um marco significativo na física de materiais ao medir com sucesso a temperatura de átomos em matéria quente e densa. A pesquisa, que utilizou o laser MEC (Matter in Extreme Conditions) no SLAC National Accelerator Laboratory, na Califórnia, superaqueceu uma amostra de ouro a impressionantes 19.000 Kelvin (aproximadamente 18.726 graus Celsius). Esta temperatura é mais de 14 vezes superior ao ponto de fusão do ouro, que é de cerca de 1.064°C.
O que torna esta descoberta particularmente notável é que, apesar do calor extremo, o material de ouro não derreteu, mantendo sua estrutura sólida. Este comportamento desafia a compreensão tradicional da física, que sugere que um sólido não pode permanecer estável quando superaquecido além de certos limites, um conceito por vezes referido como a "catástrofe da entropia". A explicação para esta anomalia reside na velocidade do aquecimento. A energia foi transferida para o material tão rapidamente através dos pulsos de laser ultracurtos que os átomos não tiveram tempo suficiente para reorganizar sua estrutura e transitar para o estado líquido.
Esta capacidade de aquecer materiais de forma extremamente rápida abre novas perspetivas na ciência de materiais. Os pesquisadores levantam a hipótese de que, ao aquecer materiais com velocidade suficiente, pode não haver limites superiores para materiais superaquecidos. Esta linha de investigação tem o potencial de reescrever livros de física e expandir o conhecimento sobre o comportamento da matéria em condições extremas.
O SLAC National Accelerator Laboratory, através de instrumentos como o MEC, está na vanguarda da exploração destas fronteiras, combinando a interação laser-matéria de alta potência com a análise de raios-X. A física de materiais em temperaturas extremas é um campo em expansão, com estudos explorando como materiais comuns formam novas fases sob condições análogas às encontradas no interior de planetas e estrelas. A capacidade de simular e estudar estas condições em laboratório permite não só um entendimento mais profundo dos processos cósmicos, mas também a potencial descoberta de materiais com propriedades extraordinárias para aplicações futuras.
A pesquisa publicada na Nature destaca a importância de explorar materiais sob novas condições, podendo inspirar o setor educacional e a indústria mineral. O experimento no SLAC utilizou lasers de alta intensidade, como os sistemas de pulso ultracurto do MEC, que são capazes de gerar condições de alta densidade de energia. Estes avanços em física experimental, como a medição da temperatura atômica em matéria densa e quente, são cruciais para o avanço do conhecimento científico e para o desenvolvimento de novas tecnologias.