Em um experimento inovador, pesquisadores levaram o ouro a um estado de superaquecimento extremo, muito além do que se pensava ser o limite termodinâmico para um sólido. Utilizando pulsos de laser ultrarrápidos e intensos, uma fina folha de outro foi aquecida a uma velocidade espantosa, impedindo que sua estrutura se desintegrasse e se transformasse em líquido.
A descoberta, publicada na revista Nature, na última quarta-feira (23/7), contradiz uma teoria de longa data conhecida como “catástrofe da entropia”. Ela postulava que um sólido não poderia permanecer estável a temperaturas aproximadamente três vezes maiores que seu ponto de fusão sem derreter espontaneamente.
No entanto, o novo estudo mostrou que o ouro manteve a forma sólida mesmo a mais de 14 vezes seu ponto de fusão, que é de cerca de 1337 Kelvin, equivalente a 1063°C.
O segredo para essa proeza reside na velocidade do aquecimento. A equipe do pesquisador Thomas White, da Universidade de Nevada, nos Estados Unidos, usou um laser para aquecer a amostra de ouro em femtossegundos, que são quadrilionésimos de segundos.
O aquecimento ultrarrápido não permitiu que os átomos do ouro entrassem em estado líquido. Essencialmente, a energia foi adicionada tão rapidamente que a estrutura atômica ficou “congelada” em seu lugar, permitindo que a energia térmica se dissipasse antes que a estrutura pudesse ceder.
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Para medir com precisão essas temperaturas extremas, os pesquisadores utilizaram o Linac Coherent Light Source (LCLS) no Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC, na Califórnia. Ao disparar raios-X ultra brilhantes através do ouro superaquecido, eles puderam medir a vibração dos átomos e, assim, determinar a temperatura interna do material.
Por mais surpreendente que pareça, os resultados não violam nenhuma lei da termodinâmica – eles apenas mostram que às vezes as reações ocorrem rápido demais para que as leis da termodinâmica se apliquem.
Esta pesquisa, segundo os autores, redefine os limites de quão quente um material pode ficar antes de derreter e também fornece um novo método para medir temperaturas em ambientes extremos.
A compreensão de como os materiais se comportam sob tais condições é crucial para avanços em áreas como reatores de fusão, modelagem de interiores planetários e o estudo da “matéria densa quente”, um estado exótico encontrado no interior de planetas gigantes.
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