Malzeme fiziği alanında önemli bir ilerleme kaydeden bilim insanları, sıcak ve yoğun maddedeki atomların sıcaklığını başarıyla ölçtü. SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'ndaki (SLAC) MEC (Matter in Extreme Conditions) lazerini kullanarak bir altın numunesini 19.000 Kelvin'e (yaklaşık 18.726 Santigrat derece) kadar ısıttılar. Bu sıcaklık, altının erime noktasının 14 katından fazladır, ancak ilginç bir şekilde malzeme erimedi.
Bulgular, hızlı ısıtmanın altının genleşmesini engelleyerek katı yapısını korumasını sağlayabileceği teorisini destekliyor. Araştırmacılar, malzemeleri yeterince hızlı ısıtarak aşırı ısıtılmış malzemeler için bir üst sınır olmayabileceğini öne sürüyor. Nature dergisinde yayınlanan bu çalışma, aşırı sıcaklıklardaki malzemeler üzerine yapılan araştırmalara yeni yollar açıyor.
Bu çığır açan çalışmada, bilim insanları altın folyoyu lazerle aşırı ısıttıktan sonra, Linac Coherent Light Source'tan (LCLS) gelen ultra parlak bir X-ışını darbesini numuneden geçirerek atomların titreşim hızlarını ve dolayısıyla sıcaklıklarını ölçtüler. Bu yöntem, gezegen çekirdekleri ve yıldız içleri gibi aşırı koşullardaki malzemelerin sıcaklığını doğru bir şekilde ölçmek için kullanılabilecek en gelişmiş tekniklerden biridir.
Bu teknoloji, füzyon enerjisi araştırmaları ve astrofizik gibi alanlarda da önemli uygulamalara sahip olabilir. Altının, teorik sınırlarının çok ötesinde 19.000 Kelvin'e kadar aşırı ısıtılmasına rağmen katı kristal yapısını koruması, "entropi felaketi" olarak bilinen ve katıların erime noktalarının yaklaşık üç katının üzerine çıktıklarında kararsız hale geleceği yönündeki uzun süredir devam eden teorik sınırı geçersiz kılmıştır. Bu sonuç, malzemelerin yeterince hızlı ısıtılması durumunda aşırı ısıtılmış malzemeler için üst sınırın olmayabileceğini göstermektedir.
Bu keşif, malzeme biliminde yeni ufuklar açmaktadır ve gelecekteki araştırmalar için heyecan verici olasılıklar sunmaktadır. SLAC'ın MEC enstrümanı, bu tür deneyler için benzersiz bir platform sağlamaktadır. Bu çalışma, aynı zamanda, yüksek enerjili yoğunluk fiziği alanını daha fazla keşfe açmaktadır; bu alan gezegen fiziği ve füzyon enerjisi araştırmalarını da içermektedir. Araştırmacılar, bu yeni yöntemin, sıcak yoğun madde içindeki sıcaklıkları belirlemek için daha önce mümkün olmayan bir yolu mümkün kıldığını belirtmişlerdir.