颠覆“熵突变”理论——黄金加热至熔点14倍仍保持晶体结构
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2025-07-30 13:21:07
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美国能源部SLAC国家加速器实验室联合多国团队通过超快激光加热技术，将黄金加热至熔点14倍以上，其仍保持晶体结构，一举颠覆了长期以来的“熵突变”理论。该研究首次实现在极端高温材料中对原子温度的直接测量，颠覆了人们对物质超热现象的传统认知，相关成果发表在最新一期《自然》杂志上。
传统理论认为，超热晶体存在“熵突变”临界点，即当晶体熵与液态熵相等时（约为熔点3倍），固体将丧失稳定性。但此前，极热物质的温度测量一直是学界难题，实验因材料在抵达该临界点前就发生分解而无法验证这一理论。
研究团队利用斯坦福直线加速器中心的超短脉冲激光，以超过1015K/s的速率加热50纳米厚的多晶金箔；同时借助高分辨率非弹性X射线散射技术，通过探测样本中原子振动速度直接测量离子温度，结果发现黄金在约19000K（相当于14倍熔点）时仍保持固态。
实验的关键突破在于实验的超快时间尺度——在材料来不及膨胀的40飞秒内完成测量。研究表明，这种极端加热条件下，晶格无法显著膨胀，消除了熵曲线交叉点，使超热可能不存在上限。
该研究解决了长期以来测量极端温度的难题，未来，该技术有望应用于更多领域，如行星内部物质研究、惯性核聚变能源研究等。（科技日报 记者张梦然 实习生周思彤）
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