黄金在极端高温下仍能存续，突破物理极限

在题为《超越熵灾变预测阈值的金超加热》的研究论文中，物理学家披露他们成功将金加热至19,000开尔文（33,740华氏度）以上——超过其熔点14倍——而金属仍保持固态晶体结构。

"这可能是人类记录到最热的晶体材料，"论文第一作者、内华达大学雷诺分校克莱蒙斯-马吉物理学讲席教授托马斯·怀特表示。

该结果颠覆了长期存在的"熵灾变"理论极限。该理论认为固体在超过熔点约三倍温度时会自发熔解。实验中采用斯坦福大学SLAC国家加速器实验室的超强激光，将金（熔点1,337开尔文/1,947华氏度）加热至远超三倍熔点的状态。

"我预料到金在熔化前会显著升温，但没想到能达到十四倍温度增幅，"怀特说道。

为加热金样本，来自内华达大学雷诺分校、SLAC国家加速器实验室、牛津大学、贝尔法斯特女王大学、欧洲XFEL及华威大学的研究人员设计实验：用持续50飞秒（百万兆分之一秒）的激光轰击金箔。超快加热速度可能是金保持固态的关键。研究表明若加热足够迅速，固体超加热的极限可能远高于预期甚至不存在。这项新技术为高能量密度物理研究开辟了新途径，包括行星物理和聚变能研究领域。

怀特团队原预计金会在熔点熔化，但测量金箔内部温度需要特殊测温手段。

"我们将SLAC长达3公里的X射线激光装置'直线加速器相干光源'作为全球最大温度计，"怀特解释，"这首次实现了对致密等离子体内部温度的测量，这是前所未有的突破。"

"这项进展为广泛高能量密度环境下的温度诊断铺平了道路，"论文合著者、SLAC科学家鲍勃·纳格勒指出，"特别是为惯性约束聚变实验内爆阶段的温密物质温度测量提供了唯一直接手段，将对聚变等离子体条件的理解和控制产生变革性影响。"

除实验设计者外，这项历时十年的研究还凝聚了哥伦比亚大学、普林斯顿大学、帕多瓦大学和加州大学默塞德分校的合作成果。

"公布这些结果令人振奋，我期待这些新方法能推动领域取得重大进展，"怀特表示。这项由国家核安全管理局资助的研究将为超热材料研究开启新大门。

国家核安全管理局技术与合作办公室主任贾利尔·哈德森称："怀特博士团队的突破性创新将持续推动有利于核安全事业的未来关键研究领域。"

怀特团队已于七月重返直线加速器相干光源装置，测量高温压缩铁的内部温度，这些数据将用于行星内部研究。

研究合著者包括怀特实验室的博士生特拉维斯·格里芬、本科生亨特·斯特拉梅尔、前博士后丹尼尔·哈登、现普林斯顿大学博士生雅各布·莫利纳、牛津大学硕士生兰登·莫里森，以及物理系研究助理教授杰里米·伊拉特卡巴尔。

"能使用价值数十亿美元的实验平台与世界顶尖团队合作推进前沿科学，我深感荣幸，"格里芬表示，"该发现彰显了这项技术的强大潜力，我对高能量密度物理和聚变研究的未来充满期待。毕业后我将继续在欧洲XFEL担任科学家开展相关工作。"