Một nhóm các nhà khoa học đã đo lường thành công nhiệt độ của các nguyên tử trong vật chất nóng và đậm đặc, một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực vật lý vật liệu.
Sử dụng tia laser MEC tại Phòng thí nghiệm Quốc gia SLAC, các nhà nghiên cứu đã siêu nung nóng một mẫu vàng lên tới 19.000 Kelvin (khoảng 18.726 độ C). Nhiệt độ này cao gấp hơn 14 lần điểm nóng chảy thông thường của vàng, nhưng đáng kinh ngạc là vật liệu vẫn giữ được cấu trúc rắn của nó mà không bị tan chảy. Phát hiện này ủng hộ lý thuyết cho rằng việc gia nhiệt cực nhanh có thể ngăn chặn sự giãn nở của vật liệu, cho phép nó duy trì cấu trúc rắn ngay cả ở nhiệt độ cực cao.
Nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí Nature, đã thách thức một lý thuyết vật lý đã tồn tại bốn thập kỷ về giới hạn của vật liệu siêu nóng. Lý thuyết "thảm họa entropy" cho rằng vật rắn không thể duy trì sự ổn định ở nhiệt độ cao hơn khoảng ba lần nhiệt độ nóng chảy của chúng. Tuy nhiên, mẫu vàng trong thí nghiệm này đã được nung nóng vượt xa giới hạn đó mà vẫn giữ nguyên cấu trúc tinh thể rắn.
Phương pháp mới này sử dụng tia X siêu sáng từ Nguồn Sáng Đồng Nhất của Máy Gia Tốc Tuyến Tính (LCLS) để đo tốc độ rung động của các nguyên tử, từ đó xác định trực tiếp nhiệt độ của chúng. Kỹ thuật này cho phép đo lường chính xác và không mơ hồ nhiệt độ của vật chất đậm đặc nóng, một cải tiến đáng kể so với các phương pháp trước đây vốn dựa vào các mô hình phức tạp và khó xác thực.
Các nhà khoa học tin rằng hiện tượng tương tự có thể xảy ra với các kim loại khác như nhôm, đồng và bạch kim. Khám phá này mở ra những con đường mới cho việc nghiên cứu vật liệu trong các điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt, có khả năng ứng dụng trong gia công bằng laser và phát triển các vật liệu bền bỉ hơn trong tương lai.