Un esperimento condotto al laboratorio SLAC della Stanford University ha messo in crisi una delle teorie più consolidate della fisica dei materiali.
Un team internazionale di scienziati ha riscaldato campioni di oro fino a oltre 19.000 gradi Kelvin (ben 14 volte il suo punto di fusione) senza che il metallo perdesse la sua struttura cristallina solida. Questo risultato, pubblicato su Nature il 23 luglio, mette in discussione la cosiddetta “catastrofe entropica”, secondo cui un solido non può superare circa tre volte la propria temperatura di fusione senza sciogliersi. Per l’oro, con un punto di fusione di 1.337 K, il limite teorico era di circa 4.000 K. Eppure, il metallo prezioso ha resistito a temperature che lo avrebbero dovuto trasformare in plasma. Il successo è stato possibile grazie al Linac Coherent Light Source, un laser a raggi X definito dal fisico Thomas White “il termometro più grande del mondo”. Questo strumento ha permesso di misurare la temperatura all’interno di un plasma denso, riscaldando l’oro in appena 50 quadrilionesimi di secondo quindi con una rapidità tale da impedire al materiale di fondersi.
“Abbiamo osservato il materiale cristallino più caldo mai registrato,” ha dichiarato White, dell’Università del Nevada. Il risultato non è solo una curiosità scientifica in quanto promette nuove strade per la fusione nucleare, l’astrofisica e lo studio degli interni planetari.
Bob Nagler, del SLAC, sottolinea che si tratta dell’unico metodo diretto per misurare la temperatura in stati estremi di densità e calore, fondamentali per gli esperimenti di energia da fusione inerziale. Lo stesso metodo è stato applicato anche al ferro, per simulare le condizioni all’interno dei pianeti.
Il progetto è il frutto di dieci anni di collaborazione tra istituzioni come Columbia University, Princeton, Università di Padova e Università della California, con il sostegno della National Nuclear Security Administration. Tra i protagonisti, il giovane ricercatore Travis Griffin, che proseguirà gli studi all’European XFEL, ha espresso entusiasmo per le prospettive aperte da questa scoperta.
L’oro, simbolo di incorruttibilità, si conferma ancora una volta protagonista, non solo in gioielleria, ma anche nella fisica estrema.
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