গবেষক সোনার একটি নমুনা সুপারহিট করতে একটি লেজার ব্যবহার করেছিলেন এবং অতি-উজ্জ্বল এক্স-রে এর একটি নাড়ি দিয়ে তার তাপমাত্রা পরিমাপ করেছেন
গ্রেগ স্টুয়ার্ট/এসএলএসি জাতীয় ত্বরণকারী পরীক্ষাগার
লেজারগুলির সাথে সংক্ষেপে স্বর্ণের শটের ওয়েফার-পাতলা শীটগুলি তাদের গলনাঙ্কটি 14 গুণ পর্যন্ত উত্তপ্ত করা যেতে পারে, যখন তাত্ত্বিক সীমা ছাড়িয়ে অনেক বেশি, এই সম্ভাবনা বাড়িয়ে তোলে যে কিছু সলিডের কোনও উপরের গলনাঙ্কের মোটেই কোনও উপরের গলনাঙ্ক নাও থাকতে পারে।
সুপারহিটিং একটি সাধারণ ঘটনা যেখানে একটি শক্ত তার গলনাঙ্কের বাইরে উত্তপ্ত হতে পারে, বা একটি তরল অবস্থা পরিবর্তন না করেই তার ফুটন্ত বিন্দু পেরিয়ে যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, মাইক্রোওয়েভে উত্তপ্ত এক কাপ জল 100 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড (212 ডিগ্রি ফারেনহাইট) এর উপরে তাপমাত্রায় পৌঁছতে পারে, যতক্ষণ না কাপটি যথেষ্ট মসৃণ এবং এখনও থাকে। যাইহোক, কাপটি ঝাঁকুনির সাথে সাথেই জলটি সহিংসভাবে ফুটে উঠবে।
সলিডগুলির জন্য, অনেক পদার্থবিজ্ঞানী কেলভিনের স্ট্যান্ডার্ড গলনাঙ্কের প্রায় তিনগুণ তাপমাত্রায় সুপারিশের জন্য উচ্চতর সীমা প্রস্তাব করেছেন। এই পয়েন্টটিকে এনট্রপি বিপর্যয় বলা হয়, যেখানে এন্ট্রপি প্রায়শই একটি সিস্টেমে ব্যাধি হিসাবে সংজ্ঞায়িত হয়, কারণ পদার্থটি তরল থাকলে শক্ত অবস্থার চেয়ে বড় হয়ে যায়। যদি পদার্থটি এই তাপমাত্রার above র্ধ্বে শক্ত থেকে যায়, তবে এটি থার্মোডাইনামিক্সের দ্বিতীয় আইন লঙ্ঘন করবে, যা বলে যে এনট্রপি বেশিরভাগ সিস্টেমের জন্য সময়ের সাথে সাথে হ্রাস করতে পারে না।
এখন, টমাস হোয়াইট নেভাডা বিশ্ববিদ্যালয়ে, রেনো এবং তার সহকর্মীরা দেখতে পেয়েছেন যে সোনার তার গলনাঙ্কটি 14 গুণ বেশি উত্তপ্ত হতে পারে যখন তার এনট্রপি বিপর্যয় বিন্দু থেকে অনেক বেশি শক্ত থাকে।
হোয়াইট এবং তার দলটি এক সেকেন্ডের 45 কোয়াড্রিলিয়নথের জন্য 50-ন্যানোমিটার পুরু সোনার একটি শক্তিশালী লেজার নিক্ষেপ করেছে, তারপরে প্রতিফলিত এক্স-রে ব্যবহার করে তার তাপমাত্রা পরিমাপ করতে একটি তুলনামূলকভাবে নতুন পদ্ধতি ব্যবহার করেছে। প্রতিবিম্বিত এক্স-রেগুলির ফ্রিকোয়েন্সি কীভাবে পরিবর্তিত হয়েছিল তা পরিমাপ করে এবং সোনার ঝাঁকুনির ফলে তারা কতটা অতিরিক্ত শক্তি অর্জন করেছে তা গণনা করে, দলটি শীটটি কতটা উত্তপ্ত হয়ে উঠেছে তা কার্যকর করতে পারে।
“আমরা এই তাপমাত্রা পরিমাপ করেছি, এবং আমরা যেমন ছিলাম, বাহ, এটি সত্যিই গরম। লাইক, এটি গলে যাওয়ার আগে কি সত্যিই গরম হতে পারে?” সাদা বলে।
তারা তাদের পরিমাপে কোনও ভুল করেনি তা নিশ্চিত করার পরে, হোয়াইট এবং তার দল তত্ত্বটি পুনর্বিবেচনা করেছে এবং বুঝতে পেরেছিল যে সোনার অত্যন্ত দ্রুত উত্তাপের অর্থ শক্ত সোনার এনট্রপি সম্ভাব্য তরল ফর্মের চেয়ে ছোট থাকতে পারে, এটি পূর্বাভাসিত তাপমাত্রার সীমাটি ছাড়িয়ে যায়। “এটা বলা গুরুত্বপূর্ণ যে আমরা থার্মোডাইনামিক্সের দ্বিতীয় আইনটি ভেঙে ফেলিনি,” হোয়াইট বলেছেন।
সুপারহিটিংয়ের আসল সীমাটি একটি উন্মুক্ত প্রশ্ন হিসাবে রয়ে গেছে, তিনি বলেছেন। “সম্ভবত আমরা ভেবেছিলাম যে আমরা এই সুপারহিটিং সীমাটির সাথে 1980 এর দশকে এটি সমাধান করেছি, তবে এখন আমি মনে করি এটি আবার একটি উন্মুক্ত প্রশ্ন। এটি গলে যাওয়ার আগে আপনি কতটা গরম তৈরি করতে পারেন?”
এই এক্স-রে কৌশলটি ব্যবহার করে কীভাবে সলিডগুলি তাপমাত্রা বাড়িয়ে তোলে তা পরিমাপ করাও গ্রহের কোরগুলি থেকে চরম তাপ এবং চাপ কীভাবে অত্যন্ত স্বল্প সময়ের মধ্যে উপকরণগুলিকে প্রভাবিত করে তা অনুকরণের জন্য কার্যকর হতে পারে, বলেছেন ভিঙ্কো নিজেই অক্সফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ে। “সলিডগুলির জন্য আমাদের কাছে সত্যিই একটি ভাল থার্মোমিটার নেই যা আপনি সত্যিই শর্ট টাইমসকেলগুলিতে দেখতে পারেন,” তিনি বলেছেন।
এটি দেখতে আকর্ষণীয় হবে যে এটি সোনার বাদে অন্য সলিডগুলির ক্ষেত্রে প্রযোজ্য কিনা তাও আকর্ষণীয় হবে, এবং গলে যাওয়ার আগে গরম করার কোনও উপরের সীমা আছে কিনা তা দেখতে আকর্ষণীয় হবে। “এখানে যে বিষয়টি আকর্ষণীয় তা হ’ল কার্যত সমস্ত থার্মোডাইনামিক্সকে পরাজিত করা সম্ভব কিনা তা প্রশ্ন জিজ্ঞাসা করা, যাতে কেবল যথেষ্ট দ্রুত হয়ে যায় যাতে থার্মোডাইনামিক্স সত্যিই এই অর্থে প্রয়োগ হয় না যে আপনি এটি সম্পর্কে ভাবতে পারেন।”