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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溫材料中對原子溫度的直接測量，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》雜志上。
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，極熱物質的溫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沖激光，以超過1015K/s的速率加熱50納米厚的多晶金箔；同時借助高分辨率非彈性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溫度，結果發現黃金在約19000K（相當于14倍熔點）時仍保持固態。
實驗的關鍵突破在于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溫度的難題，未來，該技術有望應用于更多領域，如行星內部物質研究、慣性核聚變能源研究等。
來源：科技日報
