黃金加熱至熔點14倍仍保持晶體結構

科技日報訊 （記者張夢然 實習生周思彤）美國能源部SLAC國家加速器實驗室聯合多國團隊通過超快激光加熱技術，將黃金加熱至熔點14倍以上，其仍保持晶體結構，一舉顛覆了長期以來的“熵突變”理論。該研究首次實現在極端高温材料中對原子温度的直接測量，顛覆了人們對物質超熱現象的傳統認知，相關成果發表在最新一期《自然》雜誌上。

傳統理論認為，超熱晶體存在“熵突變”臨界點，即當晶體熵與液態熵相等時（約為熔點3倍），固體將喪失穩定性。但此前，極熱物質的温度測量一直是學界難題，實驗因材料在抵達該臨界點前就發生分解而無法驗證這一理論。

研究團隊利用斯坦福直線加速器中心的超短脈衝激光，以超過1015K/s的速率加熱50納米厚的多晶金箔；同時藉助高分辨率非彈性X射線散射技術，通過探測樣本中原子振動速度直接測量離子温度，結果發現黃金在約19000K（相當於14倍熔點）時仍保持固態。

實驗的關鍵突破在於實驗的超快時間尺度——在材料來不及膨脹的40飛秒內完成測量。研究表明，這種極端加熱條件下，晶格無法顯著膨脹，消除了熵曲線交叉點，使超熱可能不存在上限。

該研究解決了長期以來測量極端温度的難題，未來，該技術有望應用於更多領域，如行星內部物質研究、慣性核聚變能源研究等。