Złoto nie topnieje nawet w temperaturach wyższych niż na powierzchni Słońca – przełomowe odkrycie naukowców
Naukowcy po raz pierwszy bezpośrednio zmierzyli temperaturę atomów w ekstremalnie gorącej materii, wykazując, że złoto pozostaje w stanie stałym przy 19 000 kelwinów. Wyniki te podważają czterdziestoletnią teorię o granicach cieplnych materiałów.
![energia jadrowa [default]](https://enerad.pl/wp-content/uploads/energia_jadrowa_default_2.webp)
Międzynarodowy zespół badaczy, pracujący m.in. w amerykańskim laboratorium SLAC National Accelerator Laboratory, dokonał przełomowego odkrycia w dziedzinie fizyki materii ekstremalnej. Po raz pierwszy udało się bezpośrednio zmierzyć temperaturę atomów w tzw. warm dense matter – materii o bardzo wysokiej gęstości i temperaturze, spotykanej m.in. we wnętrzach planet czy reaktorach fuzyjnych.
Bezprecedensowy pomiar temperatury atomów
Dotychczas naukowcy potrafili stosunkowo precyzyjnie mierzyć ciśnienie i gęstość takich systemów, ale temperatura pozostawała zagadką. Jak podkreślił Bob Nagler, badacz z amerykańskiego SLAC, dotychczasowe szacunki temperatury obarczone były ogromnym błędem, co utrudniało rozwój teoretycznych modeli.
W tych badaniach temperatury zawsze były jedynie szacowane z dużym marginesem błędu, co naprawdę hamowało rozwój naszych modeli teoretycznych. To był problem trwający dekady.
Zespół opracował innowacyjną metodę, która pozwala na bezpośredni pomiar prędkości atomów, a tym samym temperatury. W eksperymencie laser superpodgrzał cienką próbkę złota, a następnie przez próbkę przepuszczono impuls ultrajasnego promieniowania rentgenowskiego z akceleratora LCLS. Analizując przesunięcie częstotliwości promieniowania rozproszonego na atomach, naukowcy wyznaczyli ich prędkość, a więc i temperaturę.
Złoto wytrzymuje 19 000 K – teoria z lat 80. obalona
Największym zaskoczeniem okazał się wynik eksperymentu – złoto pozostało w stanie stałym przy temperaturze aż 19 000 kelwinów, czyli ponad 14-krotnie wyższej niż jego punkt topnienia. To o wiele więcej niż przewidywała tzw. granica katastrofy entropijnej, uznawana od lat 80. za nieprzekraczalną barierę dla ciał stałych poddanych ekstremalnemu podgrzewaniu.
Nie było to naszym pierwotnym celem, ale na tym polega nauka – na odkrywaniu rzeczy, o których nie mieliśmy pojęcia, że istnieją.
Wyjaśnienie tego fenomenu polega na bardzo szybkim nagrzewaniu – w czasie rzędu bilionowych części sekundy. Tak szybkie podniesienie temperatury uniemożliwia materiałowi ekspansję i przejście w stan ciekły, co pozwala mu zachować strukturę krystaliczną nawet przy ekstremalnych temperaturach.
Znaczenie dla badań nad fuzją i materią ekstremalną
Nowa technika otwiera drogę do dokładniejszych badań materii w warunkach zbliżonych do tych panujących we wnętrzach planet czy w reaktorach termojądrowych. Precyzyjne pomiary temperatury mogą pomóc w projektowaniu efektywnych paliw do fuzji oraz lepszym zrozumieniu przemian fazowych w ekstremalnych warunkach.
Jeśli już pierwsze zastosowanie tej techniki doprowadziło do zakwestionowania ustalonej nauki, nie mogę się doczekać, co jeszcze odkryjemy.
Badania były finansowane m.in. przez amerykańską DOE National Nuclear Security Administration oraz Office of Science Fusion Energy Sciences. Opracowana metoda może mieć kluczowe znaczenie dla rozwoju energetyki termojądrowej i badań nad materią w ekstremalnych warunkach.
Zobacz również:
- Direct Air Capture: Technologia dla klimatu, ale nie wszędzie się opłaca
- Pakistański szpital bez rachunków za prąd – technologia Hi-MO 9 od LONGi
- Hitachi i szkocki bank inwestują w magazynowanie energii z ciekłego powietrza. Innowacyjna technologia PRISMA ma szansę zrewolucjonizować rynek
- Przełomowa nanotechnologia z Chin zwiększa sprawność ogniw słonecznych powyżej 10%
- Nowa technologia ze wsparciem UE: Carbery rusza z testami Slurry Abate
Źródło: ScienceDaily
Obserwuj
Może Cię również zainteresować
MKiŚ i gminy wypracowują nowe zasady ochrony złóż kopalin w planowaniu przestrzennym
Ministerstwo Klimatu i Środowiska wspólnie z samorządami opracowuje elastyczniejsze zasady ochrony złóż kopalin, by zapewnić bezpieczeństwo surowcowe państwa bez hamowania rozwoju lokalnego.
Ponad 120 mld zł z ETS2 na modernizację Polski – apel o jasny plan wydatkowania środków
Polska może otrzymać aż 124 mld zł z systemu ETS2 i Społecznego Funduszu Klimatycznego. Eksperci i organizacje apelują do rządu o przejrzyste zasady wydatkowania tych środków oraz pilne przyjęcie Planu Społeczno-Klimatycznego.
Nowatorskie rozwiązania w ciepłownictwie – podsumowanie warsztatów NCAE
Narodowe Centrum Analiz Energetycznych (NCAE) zaprezentowało podczas warsztatów innowacyjne koncepcje transformacji sektora ciepłowniczego. Przedstawiono modele hybrydowe, elektryfikację ciepłownictwa oraz lokalne obszary bilansowania energii.
1,4 mld zł z KPO na modernizację sieci dystrybucyjnej – PGE Dystrybucja inwestuje w elastyczność i OZE
PGE Dystrybucja otrzyma blisko 1,4 mld zł z Krajowego Planu Odbudowy na modernizację sieci dystrybucyjnej. Inwestycje obejmą przebudowę stacji, rozbudowę linii oraz wdrożenie inteligentnych funkcjonalności, co zwiększy potencjał przyłączeniowy dla OZE o 541 MW.
Energa Operator uruchamia potencjał ultraszybkiego ładowania dzięki modernizacji GPZ
Modernizacja pięciu głównych punktów zasilania przez Energę Operatora przy autostradach A1 i A2 pozwoli na powstanie ponad 200 ultraszybkich ładowarek dla elektromobilności w Wielkopolsce i na Kujawach. Inwestycja wsparta 48 mln zł z NFOŚiGW zwiększa niezawodność sieci i ogranicza emisje CO2.
Farma wiatrowa Sieradz: TAURON rozwija zieloną energię w województwie łódzkim
TAURON uruchomił farmę wiatrową Sieradz o mocy 23,8 MW, która zasili prądem nawet 40 tys. gospodarstw domowych. To kolejny krok Grupy w kierunku zwiększenia udziału odnawialnych źródeł energii.
Komentarze