颠覆理论认知 黄金加热至太阳温度3倍仍保持固态

摘要:

研究人员首次直接测量极端高温材料中的原子温度,意外发现黄金在超过太阳表面温度的条件下仍能保持固态,颠覆了传统认知。这项研究由美国SLAC国家加速器实验室等机构合作完成,成果发表于《自然》(Nature)期刊。

传统上,极端环境下的温度测量依赖误差较大的估算模型。该团队创新性地利用直线加速器相干光源(LCLS)发射X射线,通过分析穿过纳米级厚度的金样品后的频率偏移,直接测定原子振动速度对应的温度。这种方法可精确测量1000至500000开尔文的原子温度,为高能量密度研究提供了关键工具。

实验中,黄金被加热至19000开尔文(约33740华氏度),约为太阳表面温度的3倍,达到其熔点的14倍以上,却仍保持晶体结构。这一现象突破了“熵灾变”的理论极限——该理论认为材料在远离熔点和沸点时必然发生相变。研究表明,在万亿分之一秒级的超快加热过程中,材料膨胀被抑制,从而规避了相变的发生。

该发现对惯性约束核聚变研究具有重要意义。当聚变靶丸内爆时,内部物质处于类似的高温高压状态,精确掌握其温度变化对反应控制至关重要。研究团队已将该技术应用于模拟行星内部环境的冲击压缩实验,未来还将推动极端条件下物质行为的深入研究。

这项突破性发现不仅挑战了存在40年的理论,也为高温高压条件下的物质研究开辟了新途径。

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