Investigadores del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC han alcanzado un hito innovador midiendo inmediatamente la temperatura de los átomos en materiales extremadamente calientes, especialmente en un estudio publicado en la revista Naturaleza. Este importante progreso ha desafiado las teorías prolongadas sobre el sobrecalentamiento, desacreditando los conceptos que han sido aceptados durante casi cuatro décadas.
Tradicionalmente, la medición de la temperatura de los materiales en condiciones extremas, como «materia cálida densa», que puede alcanzar las temperaturas en los cientos de miles de grados Kelvin, ha presentado grandes desafíos para los científicos. Los métodos actuales se han basado principalmente en estimaciones que a menudo se suministran con grandes márgenes de error, que obstaculizan los modelos teóricos en física y ciencias de los materiales.
Bob Nagler, un científico del personal de SLAC, señaló que aunque los investigadores fueron expertos en medir la densidad y la presión de estas fases de la materia, las mediciones de temperatura se retrasaron. El nuevo método desarrollado por el equipo de investigación, co-guiado por Nagler y Tom White de la Universidad de Nevada, Reno, se beneficia de mediciones directas en lugar de modelos complejos y difíciles de validar. El enfoque permite a los científicos cuantificar con precisión la velocidad de los átomos, lo que se correlaciona inmediatamente con la temperatura.
En su experimento, el equipo usó un láser para vencer a un monstruo de oro sobrecaliente mucho más allá de los límites teóricos. Este efecto aseguró que los átomos en el oro vibraron a velocidades asociadas con sus mayores temperaturas. Al enviar un pulso de radiografías de Ultrabright desde la fuente de luz (LCL)-coherente de Linac (LCL) por la muestra, podrían medir el cambio de frecuencia de las radiografías causadas por los átomos vibrantes, que facilitó una evaluación directa de la temperatura.
Los resultados fueron inesperados; El equipo descubrió que el oro estaba sobrecalentado a 19,000 Kelvins increíbles (unos 33,740 grados Fahrenheit), superando el punto de fusión muy por encima y superar el «entropie -catafimet» previamente considerado. Se pensó que este fenómeno, relacionado con el agua que fue concebido en un microondas, representa un límite final. Los investigadores descubrieron que el calentamiento rápido, luego en un billón de segundo, permitió que el oro retenga su estructura cristalina fija y logró temperaturas tan extremas.
White señaló sobre las implicaciones de su hallazgo y enfatizó que su trabajo no era contrario a la segunda ley de la termodinámica. En cambio, abrió las nuevas posibilidades para comprender los materiales sobrecalentados. Este avance ni siquiera había sido el objetivo original del equipo; Es una ilustración del proceso científico, donde los hallazgos inesperados a menudo conducen a nuevas formas de investigación.
La tecnología está lista para influir en una serie de campos, incluida Fusion Energy Research. Los investigadores que estudian materiales que están destinados a las centrales eléctricas de fusión ahora pueden aplicar este método para determinar las temperaturas en las que ocurren cambios de estado críticos, lo que mejora significativamente el diseño y la eficiencia de los reactores de fusión.
Si bien los científicos continúan investigando los límites de la materia cálida densa, esta investigación innovadora puede conducir a más descubrimientos que transforman nuestra comprensión de la física, los materiales estatales fijos y la generación de energía. Con la nueva tecnología, los investigadores esperan que las ideas sobre las ideas revelen sobre materiales que están comprimidos para replicar las condiciones planetarias, lo que puede conducir al progreso revolucionario tanto en modelos teóricos como en aplicaciones prácticas.
