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        科学家们在 7 月 23 日发表在《自然》杂志上的一篇开创性文章中同时打破了温度记录，推翻了长期存在的理论，并利用了一种新的激光光谱方法来处理致密等离子体。

         在他们的研究文章“过热黄金超过预测的熵灾难阈值”中，物理学家透露，他们能够将黄金加热到超过 19,000 开尔文（33,740 华氏度），超过其熔点的 14 倍，而不会失去固体，晶体结构。

         “这可能是有记录以来最热的晶体材料，”主要作者、内华达大学里诺分校克莱蒙斯-马吉物理学教授托马斯·怀特说。

         这一结果推翻了长期以来被称为熵灾难的理论极限。 熵灾难理论指出，固体如果不自发熔化，就无法在大约三倍的熔化温度以上保持稳定。 黄金的熔点，1,337开尔文（1,947 华氏度）在斯坦福大学 SLAC 国家加速器实验室使用极其强大的激光器进行的实验中，开尔文（1,947 华氏度）的亮度远远增加了两倍多。

         “我预计黄金在熔化之前会显着升温，但我没想到温度会升高 14 倍，”怀特说。

         为了加热黄金，内华达大学里诺分校、SLAC 国家加速器实验室、牛津大学、贝尔法斯特女王大学的研究人员，欧洲 XFEL 和华威大学设计了一项实验，使用激光发射 50 万亿分之一秒（十亿分之一）加热薄金箔。 黄金被加热的速度似乎是黄金保持固体的原因。 研究结果表明，如果加热发生得足够快，过热固体的极限可能会高得多，或者根本不存在。 本研究采用的新方法为高能密度物理领域开辟了更多探索，包括行星物理学和聚变能研究领域。

         White 和他的团队预计黄金会在熔点时熔化，但要测量金箔内部的温度，他们需要一个非常特殊的温度计。

         “我们在 SLAC 使用了直线加速器相干光源，这是一种 3 公里长的 X 射线激光器，本质上是世界上最大的温度计，”怀特说。 “这使我们能够首次测量致密等离子体内部的温度，这这在以前是不可能的。

        ：“我非常感谢有机会与世界一流的合作者一起使用价值数十亿美元的实验平台为如此前沿的科学做出贡献。 -- 博士生特拉维斯·格里芬

         “这一发展为各种高能量密度环境中的温度诊断铺平了道路，”SLAC 的科学家兼该论文的合著者鲍勃·纳格勒 （Bob Nagler） 说。 “特别是，它提供了目前唯一的直接方法可用于探测惯性聚变能实验内爆阶段遇到的暖致密态的温度。 因此，它有望为我们理解和控制与聚变相关的等离子体条件做出变革性贡献。

         与实验设计师一起，这篇研究文章是哥伦比亚大学、普林斯顿大学、帕多瓦大学和加利福尼亚大学十年来工作和合作的成果，默塞德。

         “将这些结果推向世界非常令人兴奋，我真的很期待看到我们可以通过这些新方法在该领域取得哪些进展，”怀特说。

         这项由国家核安全局资助的研究将为过热材料研究打开新的大门。

         “国家核安全管理局的学术计划是突破性创新和持续学习的自豪支持者。 怀特和他的团队正在领导进一步推进未来有利于核安全企业的关键研究领域，“NNSA 技术和伙伴关系办公室主任 Jahleel Hudson 说。

         White 和他的同事于 7 月返回直线加速器相干光源，测量热压缩铁内部的温度，并利用这些结果深入了解行星内部。

         怀特的几名研究生和一名本科生是该研究包括博士生特拉维斯·格里芬、本科生亨特·斯特拉梅尔、怀特实验室的前博士后学者丹尼尔·哈登、目前在普林斯顿大学攻读博士学位的前本科生雅各布·莫利纳和在普林斯顿大学攻读硕士学位的前本科生兰登·莫里森 牛津的。 物理系研究助理教授杰里米·伊拉特卡巴尔 （Jeremy Iratcabal） 也是该论文的合著者。

         “我是非常感谢有机会与世界一流的合作者一起使用价值数十亿美元的实验平台为如此前沿的科学做出贡献，“格里芬说。 “这一发现凸显了这项技术的力量，我对它为高能量密度物理和聚变研究的未来开辟的可能性感到兴奋。 毕业后，我将继续在欧洲 XFEL 担任科学家。