Los investigadores en materiales extremadamente calientes por primera vez miden directamente la temperatura del átomo de manera inadvertida descalificaron nuestra comprensión de la súper calentamiento.
Es conocido por cosas realmente calientes para tomar temperaturas. Ya sea que se trate de un plasma que gira en nuestro sol, en la parte principal de los planetas, las fuerzas aplastantes en el juego dentro del reactor de fusión, llamados científicos “sustancias densas y densas”, pueden alcanzar cientos de miles de grados.
Es importante que los investigadores sepan cuán caliente es este material para comprender completamente sistemas tan complejos, pero ha sido prácticamente imposible de medir.
“Tenemos buenas técnicas para medir la densidad y la presión de estos sistemas, pero no las temperaturas”, dijo Bob Nigler, científico del personal de laboratorio de aceleradores de Energy SLAC. “En estos estudios, las estimaciones de temperatura siempre tienen enormes barras de error, lo que realmente mantiene nuestros modelos ideológicos. Este ha sido un problema de décadas”.
Ahora, por primera vez, un equipo de investigadores en la revista informa Naturaleza Que midieron la temperatura de los átomos directamente en sustancias densas calientes. Aunque otros métodos se basan en los modelos complejos y más duros, este nuevo método mide directamente la velocidad de los átomos y, por lo tanto, la temperatura del sistema. Ya, su método moderno está cambiando nuestra comprensión del mundo: al comienzo experimental, el equipo calentó el oro sólido mucho más allá de los límites teóricos, eliminando las cuatro décadas inesperadas de teoría.
“Este no era nuestro verdadero propósito, pero se trata de ciencia. Tom White Profesor Asociado de Física en la Universidad de Nevada, Reno
En el dispositivo Nagler and the Extreme Condition (MEC), Niglers and Investigers lideraron el estudio con Tom White, profesor asociado de física en la Universidad de Nevada de Reno. El grupo incluye investigadores de la Universidad de Queens Belfast, European Exfyl (X -Ray Free Electron Laser), Columbia University, Princeton University, University of Oxford, University of California, Mercederia y la Universidad de Warwick, país.
Baye
Durante casi una década, este equipo ha trabajado para desarrollar un método que elimine los desafíos de medición de temperatura normal, en particular, un corto plazo de condiciones que producen estas temperaturas en el laboratorio y cómo los problemas de calibración afectan a otro contenido.
“Finalmente, hemos medido directa y claramente directamente, lo cual es una forma que se puede aplicar en todo el campo”, dijo White.
En el dispositivo SLAC MEC, el equipo usó un láser para acelerar la muestra de oro. A medida que el nanoteómetro brilla a través de la muestra delgada, sus átomos comienzan a vibrar directamente a la velocidad relevante con su temperatura creciente. Después de eso, el equipo envió el pulso de Ultra -Right X -Ray desde el enlace Kohnt Light Source (LCL) a través de una muestra de verano de verano. Cuando dispersan los átomos de temblores, la frecuencia de rayos x se mueve ligeramente, lo que muestra la velocidad de los átomos y, por lo tanto, su temperatura.
“La nueva técnica de medición de temperatura en este estudio muestra que el láser de LCL está en la frontera de la investigación de sustancias calientes”, dijo Sighafid Glenzer, director de la División de Ciencias de Densidad de Alta Energía y coautor del artículo. “LCL, plegado con estas técnicas modernas, juega un papel importante en el avance de la ciencia de la alta densidad de energía y las aplicaciones variables como la fusión inercial”.
El equipo hizo que esta técnica fuera muy entusiasmada, y cuando miraron de cerca las cifras, descubrieron algo aún más interesante.
“Nos sorprendió encontrar muchas temperaturas en estos sólidos súper súper alistados que inicialmente esperábamos, lo que rechaza una teoría de larga data desde la década de 1980”, dijo White. “Este no era nuestro verdadero propósito, pero se trata de ciencia.
Evite la destrucción del emprendimiento
Cada sustancia tiene lugares específicos de fusión y ebullición, que marcan la transferencia de sólido a líquido y líquido, respectivamente. Sin embargo, hay excepciones. Por ejemplo, cuando el agua se calienta rápidamente en recipientes muy lisos, como un vaso de agua en el microondas, puede ser “Super Hat”, que alcanza temperaturas superiores a 212 grados Fahrenheit (100 grados Celsius). Esto se debe a que no hay niveles o impurezas aproximadas para movilizar la formación de la burbuja.
Pero este truco de la naturaleza viene con un riesgo creciente: como más el sistema es desde sus puntos habituales de fusión y ebullición, los científicos lo llaman destructivo. Por ejemplo, el agua que ha sido súper hat en el microondas es explosivos hirviendo cuando está perturbado, lo que puede causar quemaduras graves.
Aunque algunos experimentos muestran que es posible ignorar los límites de estos bastardos a través del material de calentamiento rápido, “la destrucción intravenosa todavía se veía como el límite final”, explicó White.
En su reciente estudio, el equipo descubrió que el oro ha sido calentado por 19,000 terneros sorprendentes (33,740 grados Fahrenheit), que es más de 14 veces más que su ubicación de fusión y mucho más que el límite de destrucción intersticial propuesta, todo esto mantiene su estructura cristalina sólida.
“Si nuestra primera experiencia usando esta técnica es un gran desafío para establecer la ciencia, no puedo esperar para ver qué otros descubrimientos están por delante”. Científicos del personal de Bob Nagler Silk
“Es importante dejar en claro que no hemos violado la otra ley de la termodinámica”. “Lo que hemos demostrado es que si estos desastrosos se pueden evitar si el material se calienta muy rápido, en nuestro caso, en un segundo billón”.
Los investigadores creen que el sistema de calentamiento rápido evitó la propagación del oro y le permitió mantener su estado sólido. Estos resultados sugieren que si está lo suficientemente caliente, el material súper herp no puede ser el límite superior.
Fusión y más allá
Nagler señaló que los investigadores que estudian sustancias densas en caliente han excedido el límite del desastre del agente durante años debido a la ausencia de un método confiable para medir la temperatura directamente.
“Si nuestra primera experiencia usando esta técnica es crear un gran desafío para establecer la ciencia, no puedo esperar para ver cuáles son otros descubrimientos”, dijo Nagler.
Solo un ejemplo, los equipos White y Nigler utilizaron este método este verano para estudiar la temperatura del material una vez más de que se traumatizaron para copiar las condiciones dentro de los planetas.
Nagler también está ansioso por aplicar una nueva técnica, que puede identificar la temperatura del átomo, de 1,000 a 500,000 kmloz relacionada con la investigación de energía de fusión en SLAC. “Cuando el objetivo de combustible de fusión se extiende en el reactor de fusión, los objetivos están en una condición densa caliente”, explicó Nigler. “Necesitamos diseñar objetivos útiles, necesitamos saber qué temperatura pasarán a través de cambios significativos en el estado. Ahora, tenemos una forma de hacer estas medidas”.
El trabajo fue proporcionado parcialmente por la Administración Nacional de Seguridad Nuclear del DOE y las Ciencias de la Energía de la Fusión de la Oficina de la Oficina. LCLS es la Oficina del DOE de las Instalaciones de Consumidores de Ciencias.
