Un team internazionale di scienziati è riuscito a riscaldare l’oro fino a temperature superiori ai 18.700 gradi centigradi, sfatando così una teoria fisica accettata da decenni. L’esperimento, condotto dal Regno Unito e realizzato presso gli impianti, ha portato l’oro a uno stato limite tra solido e liquido, noto come surriscaldamento.
Un metodo pionieristico per misurare temperature estreme
Questo fenomeno, osservato solo per pochi trilionesimi di secondo, ha dimostrato che, in determinate condizioni, l’oro può resistere a temperature molto superiori al suo punto di ebollizione, fissato a 1.064 gradi. Contro ogni previsione, il materiale non si è disintegrato immediatamente, come prevede la teoria della catastrofe entropica (tendenza naturale dei sistemi ad evolversi verso uno stato di maggiore disordine e caos) inclusa nella seconda legge della termodinamica, il che suggerisce che questo presunto limite termico potrebbe non essere così universale come si credeva.
Il risultato non sta solo nel raggiungimento di questi valori record di calore, ma anche nell’essere riusciti amisurare con precisione questo stato estremo della materia. A tal fine, i ricercatori hanno sparato raggi X sull’oro dopo l’impatto laser. Analizzando come si disperdevano queste radiazioni, sono stati in grado di calcolare sia la temperatura che la velocità degli atomi con un grado di precisione finora sconosciuto.
“La temperatura è una grandezza che conosciamo da secoli, ma in realtà non l’abbiamo mai misurata direttamente”, ha spiegato Bob Nagler, ricercatore dello SLAC e uno dei responsabili dello studio, in un comunicato stampa. Questo nuovo approccio consentirà di studiare ambienti come il centro di una stella, l’interno di un reattore a fusione o lo scudo termico di un veicolo spaziale, dove è fondamentale replicare con precisione le condizioni reali.
Un modello superato dalla realtà sperimentale
Al di là del progresso teorico descritto nell’articolo, questa tecnica ha un forte potenziale applicativo. L’oro è già utilizzato negli esperimenti di fusione nucleare come parte dei dispositivi che generano raggi X. Conoscere con precisione la temperatura alla quale operano questi elementi è fondamentale per ottimizzarne il funzionamento e progredire nello sviluppo di fonti energetiche più efficienti.
Thomas White, fisico dell’Università del Nevada e autore principale della ricerca, ha confermato che il team sta ora lavorando con altri metalli come l’argento e il ferro, i cui risultati iniziali sono altrettanto promettenti. “Stiamo pensando di fare esperimenti direttamente correlati alla fusione”, ha detto White, il che potrebbe aprire nuove linee di studio nella progettazione di materiali resistenti a condizioni estreme.
Finora si riteneva che un materiale non potesse superare di tre volte il proprio punto di ebollizione senza perdere la propria struttura. Tuttavia, l’esperimento ha superato ampiamente questa barriera, raggiungendo i 18.700 gradi centigradi senza che l’oro venisse immediatamente distrutto. Questo risultato costringe a ripensare le basi teoriche della nostra comprensione della transizione di fase e della stabilità dei solidi a temperature estreme.
“Sono molto grato che il mio lavoro consista nel far esplodere cose con i laser per scoprire nuove leggi della fisica”, ha detto White in tono rilassato. La frase riassume la portata della scoperta: rompere un limite che sembrava invalicabile e aprire la porta a un nuovo paradigma nello studio dei materiali sottoposti al calore più estremo.