Тим истраживача на челу са Бобом Наглером и Тхомасом белим недавно су показали нову методу за мерење температуре атома у топлој гунзирању - директно мерењем брзине атома.
Материјали Сви поседују специфичне таљења и кључале, али могу се препустити изнад њих док не дођу до нивоа ентропије "катастрофа" наглих топљења и кључања.
Када је тим прегрејао чврсто злато далеко изнад своје теоријске границе на 19.000 Келвина, преживео је ентропију катастрофа - који не би требало да постоји горња граница за прегрејане материјале ако се довољно брзо загревају.
Ласерски фокус свет: Чија је идеја била да прегреје злато са ЛЦЛ-овима? Шта је то инспирисало?
Боб Наглер: Када смо кренули да радимо експеримент, наш је циљ развио нову методу за мерење температуре топле густе материје. Ова ствар је густа као чврста супстанца, али загревана је до десетина или стотина хиљада степени Келвина. Налазите је у џиновској језгре и звезданим ентеријерима, али када га поново створимо у лабораторији, заправо мери његова температура је непосредно тешко.
Покренули смо овај пројекат да се позабавимо овим изазовом, користећи најсјајнији к - ријечнији, Слац је Линац о националном акцелератору ЛИНАЦ кохерентни извор светлости (ЛЦЛС).
Тхомас Вхите:Волио бих да кажем да је то био усамљен - вук бљескања сјаја, али, истине, идеја је изашла од дуге - стојеће фрустрације преко поља. Знали смо да нам је потребна боља дијагностика, а злато је направио материјал за тестирање идеје: он се смањује к - зраке и може се лако направити у танке фолије потребне за ову технику. Наш тим на Универзитету у Невади, Реноу, Слац и другим партнерима очекује се да је злато загревање под зрачењем, али оно што је устало колико је топла чврста супстанца врућа била врућа, задржавајући своју кристалну структуру. Чак и на овим екстремним температурама, златна решетка је и даље постојала изван очекиваног ограничења за структурни поредак. Ово запажање је пребацио фокус нашег пројекта. Оно што је почело као практични напор да се изгради бољи термометар еволуирао се у дубљу истрагу прегревања и основних граница чврсте стране - држава у екстремним условима.
Лфв: Зашто ЛЦЛ-ови?
Бели:Метода коју смо развили ослања се на откривање ситних промена у томе како к - зраке расути атоме у материјалу. Конкретно, мале промене енергије откривају температуру јона. Не захтева не само изузетно светли извор Кс - зрака, већ и изузетно уска ширина појаса. БЕСПЛАТНО - Електронски ласери попут ЛЦЛ-а и неколико других, као што је Европска КСФЕЛ, јединствено су способни да испоручују ову комбинацију. Они су до милијарде времена светлији од било којег синхротрона, што је неопходно јер је нееластично расипање невероватно слабо - по редоследу само неколико фотона по хиру.
Наклелац:ЛЦЛС је у основи километар - дугачак к - Раи ласер који ће, за овај експеримент, такође дјелује као километар - дуги термометар. Без ове комбинације светлине, кохеренције и спектралне прецизности, ово мерење једноставно не би било могуће.
Лфв: У чему је ваш експеримент укључио?
Наклелац: Загригли смо ултратхин златну фолију - само 50 - користећи фреквенцију - удвостручену ти: Саппхире Ласер, дајући нам 400 - нм таласну дужину пулсних трајања око 45 Фс. Упркос екстремним температурама које смо стигли, ласерски језик није био посебно моћан високим стандардима густине. Користили смо само око ~ 0,3 МЈ по пулсу. То значи да је дио грејања експеримента, стварање прегрејаних злата, у принципу могло да репродукују многе ласерске лабораторије широм света.
Бели:Али мерење температуре онога што креирате? То је тежак део. За то вам је потребан ултракруг, узак - пропусност, фемтосецонд к - зраке који само објекти попут ЛЦЛ-а и неколико других КСФЕЛС-а могу пружити. То је оно што је омогућило овај експеримент.
Лфв: Који су кључни одлива овог експеримента? Имате изненађења?
Наклелац:За нас и наше поље, главни полагање је да сада имамо директан, модел - бесплатну методу за мерење јонских температура у екстремним стањама материје - која је била дуго - стојећи изазов у физику - енергију -. Техника отвара врата за врхове једначина државе, потврђујући хиддинамичке симулације и истраживање материје у режимима који су раније били експериментално.
Бели:Право изненађење је дошло када смо видели колико смо далеко могли да гурнемо чврсту супстанцу пре него што је дао поремећај. Очекивали смо да је злато растопило након што је прешло одређени праг - али није. Кристална решетка је одржала заједно на температурама више од 14к тачка топљења - далеко од онога што би предвиђала стандардна термодинамика. Ово је била 'Аха!' Тренутак: Не само да можемо да узмемо температуру, већ је самостални систем пркосан очекивањима. У томе, нашли смо да не само да решимо дијагностички изазов, већ и откривајући нову физику, гурајући границе прегријавања и преусмјеравања претпоставки о томе и како се чврстим условима растопити под екстремним условима.
Лфв: Шта је било да се осећате деценијама - старом теоријом?
Бели:Било је забавно и фасцинантно дубоко заронити у физику прегријавања, истражујући колико се може гурати чврста супстанца пре него што се поквари, а схватајући да је чак и добро - успостављен концепт потребан пажљиво преиспитивање када се примењује на ултрафаст, непознате режиме.
Наклелац:Није било толико о томе да се десетљеће деценија - старе теорије, што је показало да теорија не мора нужно натјерати на далеко - од - равнотежне државе прегрејане државе. Оригинални оквир претпоставља систем у топлотној равнотежи, полако се приближава татици топљења, а не једна експлодирала женски ласерски пулс. Уместо да преврћу постојећу теорију, то је било више попут корака изван њеног домена.
Лфв: Шта ово откриће значи за прегревање?
Наклелац:Показује да се прегрејана ствар у овим непитаним државама не може понашати сасвим другачије него што бисте очекивали да ће више возити - млин у близини система - и било би занимљиво да детаљније истражите ове разлике.
Бели:На крају, поново отвара питање да ли постоји истинит лимит за подвргавање интензивно вођеним, далеко - од - равнотежних система или да ли чврсте супстанце могу да траје знатно пре него што предвиђа традиционална термодинамика.
