Wissenschaftler erhitzen Gold auf das 14-fache seines Schmelzpunkts – ohne es zu verflüssigen
Wissenschaftler haben Gold mithilfe ultraschneller Hochintensitätslaser auf das 14-fache seines Schmelzpunkts erhitzt, ohne das feste Metall zu verflüssigen.
Das rekordverdächtige Experiment, das in einer am 23. Juli in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Studie beschrieben wurde, widerlegte eine jahrzehntealte Theorie über die Stabilität von Festkörpern und ist die erste zuverlässige Methode zur präzisen Messung der Temperatur extrem heißer Systeme, so die Forscher.
Ungewöhnliche Materiezustände, wie das Plasma um die Sonne oder die Hochdruckkerne von Planeten, können unglaubliche Temperaturen von Millionen Grad Fahrenheit erreichen. Die genaue Berechnung dieser sogenannten „warmen dichten Materie“ erwies sich jedoch als schwierig, da es Wissenschaftlern schwerfiel, das kurzlebige heiße Material schnell genug zu messen, um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten.
Wie kann man Gold lagern?
„Wir verfügen über gute Techniken zur Messung von Dichte und Druck dieser Systeme, aber nicht der Temperatur“, sagte Bob Nagler, Co-Leiter der Studie und Wissenschaftler am SLAC National Accelerator Laboratory des Energieministeriums, in einer Stellungnahme. „In diesen Studien handelt es sich bei den Temperaturen stets um Schätzungen mit enormen Fehlern, was unsere theoretischen Modelle stark in Frage stellt – ein seit Jahrzehnten bestehendes Problem.“ gold kaufen
Geschwindigkeit war daher der Schlüssel zu einer erfolgreichen Messung. Dazu verwendete das Team 45 Femtosekunden (45 Billiardstel Sekunden) lange Röntgenlaserpulse, um einen dünnen Goldfilm schnell zu erhitzen. Beim Durchdringen des kristallinen Films vibrierten die Atome mit einer Frequenz, die direkt mit ihrer steigenden Temperatur zusammenhängt. Ein zweiter Puls, der auf die heiße Probe abgefeuert wurde, streute diese vibrierenden Atome, und die Frequenzverschiebung dieser abgelenkten Strahlen lieferte eine quantitative Messung der Geschwindigkeit der Atome und damit der Temperatur.
Den Forschern wurde jedoch klar, dass sie weit mehr erreicht hatten als nur eine neue Messtechnik. „Wir waren überrascht, in diesen überhitzten Feststoffen eine viel höhere Temperatur vorzufinden als ursprünglich erwartet. Dies widerlegt eine langjährige Theorie aus den 1980er Jahren“, sagte der Co-Leiter der Studie, Thomas White, außerordentlicher Professor für Physik an der University of Nevada in Reno, in der Erklärung.