Zespół naukowy pod kierownictwem Dwayne Millera zademonstrował doświadczenie, w którym ogrzewane złoto staje się coraz twardsze. Oczywiście, aby uzyskać taki efekt, trzeba wiedzieć, w jaki sposób poddawać ten materiał obróbce cieplnej — złoto należy podgrzewać z szybkością o wiele większą, niż bilion stopni na sekundę. W ten sposób osiągnąć można sytuację, w której podgrzewanie złota zachodzi na tyle szybko, aby pochłaniające energię świetlną elektrony nie zdążyły zderzyć się z sąsiadującymi atomami, a tym samym rozproszyć energię. Wskutek tego rozgrzane elektrony znajdują się w sporej odległości od jądra, jego dodatni ładunek ekranuje się w mniejszym stopniu, a związki pomiędzy atomami ulegają wzmocnieniu. Efekt ten został przewidziany przez teoretyków, lecz po raz pierwszy udało się go udowodnić w doświadczeniu praktycznym.
„Kryształ złota składa się z jonów złota i słabo związanych elektronów, które równoważą wzajemne odpychanie jonów od siebie” — wyjaśnia współautor odkrycia, Ralph Ernstorfer. „W czasie ultrakrótkiego nagrzewania materiału za pomocą potężnego impulsu laserowego jony zaczynają przyciągać się nawzajem o wiele silniej. W wynik tego fizycy zaobserwowali o wiele mocniejszą sieć krystaliczną i wyższą temperaturę topnienia „nagrzanego” złota. Naukowcy obserwowali ruchy jonów w czasie rzeczywistym za pomocą techniki femtosekundowej dyfrakcji elektronów (femtosecond electron diffraction — FED). Technika ta służy jako swego rodzaju kamera nagrywająca obrazy na poziomie atomowym. Fizycy przesyłali krótki impuls laserowy na cienki kryształ złota, a następnie mierzyli prędkość nagrzewania i amplitudę ruchu atomów. Dane te pozwoliły wyciągnąć wnioski o zmianach różnych parametrów sieci krystalicznej.
Według Millera obserwacja tego rzadkiego stanu substancji, nazywanego „ciepłą plazmą” (warm dense matter – WDM) pozwoliło badaczom znaleźć związek pomiędzy “płynną” strukturą a zwiększeniem stabilności sieci krystalicznej. WDM występuje w naturalny sposób tylko we wnętrzu gwiazd. Na Ziemi stan ten jest niezwykle krótkotrwały, a powstaje wskutek wzajemnego oddziaływania pomiędzy silnymi impulsami laserowymi a stałą materią. JSL
źródło: www.news.utoronto.ca