Za pomoci ultrarychlých laserových pulzů se vědcům podařilo přehřát zlato nad jeho známou teplotu tání, a dostat se tak na novou hranici mezi pevným a kapalným skupenstvím.
V prestižním vědeckém časopise Nature se nedávno objevil článek popisující zcela unikátní experiment. Ve snaze změřit teplotu materiálu v extrémních stavech se autorům práce podařilo za pomoci rychlých laserových impulsů přehřát zlato, což ve fyzikálním slovníku znamená překročit jeho bod tání. Namísto taveniny však kov přešel do záhadného krystalického stavu na pomezí pevné látky a kapaliny. Atomová struktura zlata dokázala během expozice laserovým paprskům odolat očekávanému roztavení.
Co se stane, když zlato zahřejete na čtrnáctinásobek hodnoty teploty tání
Bod tání je v učebnicích fyziky definován jako teplota, při níž krystalická pevná látka přechází do kapalné fáze. Tato hranice není důležitá pouze pro pochopení skupenských změn napříč prvky a molekulami, ale definuje i tepelné vlastnosti vybraných materiálů. Jak se totiž ukazuje, mohou některé materiály – především pak přehřáté kovy – zůstat v pevném stavu i po překročení této hranice. Například stříbro s teplotou tání necelých 962 °C lze zahřát až na 986 °C, aniž by došlo k tání. Postupným studiem těchto jevů dospěli fyzici k teoretické hranici tohoto přehřátí, která by měla činit trojnásobek bodu tání. Tato hranice, známá též jako entropická katastrofa, popisuje stav, při níž entropie přehřátého krystalu dosahuje hodnoty odpovídající kapalné fázi. Zjednodušeně řečeno se látka při této teplotě stane tak horkou, že již nedokáže odolat tavení.
“Superheated gold withstands 'entropy catastrophe': New method challenges established physics”
Book will need a rewrite.
First principles have changed.https://t.co/aAzRZScNKH
— Brian Roemmele (@BrianRoemmele) July 23, 2025
V případě zlata, které má teplotu tání 1064 °C, což odpovídá 1337 kelvinů (K), se však vědcům podařilo tuto hranici překonat až čtrnáctinásobně, a po dobu 2 pikosekund kov zahřát až na 19 000 K, aniž by se roztavil. Přestože šlo o velmi krátký časový úsek, stačil na to, aby zpochybnil dosavadní fyzikální teorie.
Materiálová fyzika čelí novým hranicím možností
Přestože v rámci experimentů s přehřátým zlatem nedošlo k porušení základních zákonů termodynamiky, autoři práce věří, že výzkum nabízí nový pohled na chování materiálů krátkodobě vystavených extrémním teplotám. K takovým jevům může docházet nejen v přírodě – například během srážek asteroidů – ale i přímo na Zemi. Přehřáté látky totiž mohou hrát klíčovou roli v technologii jaderné fúze, která je mnohdy popisována jako budoucnost energetiky.
Tepelná odolnost pevného zlata předčila očekávání vědců. Foto: Freepik
Vědci nyní chtějí zjistit, zda-li se jako zlato chovají i jiné prvky, například již zmíněné stříbro či železo, a jaké jsou entropické hranice těchto látek. Nabízí se ale otázka – jak moc se můžeme spoléhat na fyzikální modely definované v minulém století?
