शोधकर्ताओं ने सोने को बिना पिघलाए अभूतपूर्व तापमान तक गर्म किया, जिससे एक शताब्दी पुराना सिद्धांत पलट गया और संलयन तथा ग्रह विज्ञान में सफलता का मार्ग प्रशस्त हुआ।
वैज्ञानिकों ने एक उल्लेखनीय उपलब्धि हासिल की है, उन्होंने एक नया तापमान रिकॉर्ड स्थापित किया है, एक लंबे समय से स्वीकृत सिद्धांत को चुनौती दी है, और घने प्लाज़्मा पर एक उन्नत लेज़र स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक का प्रयोग किया है। उनके निष्कर्ष हाल ही में नेचर में प्रकाशित हुए हैं ।
\"भविष्यवाणी की गई एन्ट्रॉपी आपदा सीमा से परे सोने को अतितापित करना\" शीर्षक वाले अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने बताया कि वे सोने को 19,000 केल्विन (33,740 डिग्री
नेवादा विश्वविद्यालय, रेनो में भौतिकी के मुख्य लेखक और क्लेमन्स-मैगी एंडाउड प्रोफेसर थॉमस व्हाइट ने कहा, \"यह संभवतः अब तक का सबसे गर्म क्रिस्टलीय पदार्थ है।\"
यह प्रयोग एन्ट्रॉपी प्रलय नामक लंबे समय से चले आ रहे सिद्धांत को सीधे तौर पर चुनौती देता है। इस सिद्धांत के अनुसार, ठोस पदार्थ अपने गलनांक के लगभग तीन गुना से अधिक तापमान पर अक्षुण्ण नहीं रह सकते और उन्हें स्वयं ही पिघल जाना चाहिए।
सोने का गलनांक 1,337 केल्विन (1,947 डिग्री फ़ारेनहाइट) है, फिर भी स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय की एसएलएसी राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला में किए गए इस प्रयोग में, एक शक्तिशाली लेज़र से विस्फोट करने पर भी धातु उस सीमा से कहीं अधिक ठोस बनी रही।
व्हाइट ने कहा, \"मुझे उम्मीद थी कि सोने के पिघलने से पहले वह काफी गर्म हो जाएगा, लेकिन मुझे चौदह गुना तापमान वृद्धि की उम्मीद नहीं थी।\"
सोने को गर्म करने के लिए, नेवादा विश्वविद्यालय, रेनो, एसएलएसी राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला, क्वीन्स विश्वविद्यालय बेलफ़ास्ट, यूरोपीय एक्सएफईएल और शोधकर्ताओं ने एक प्रयोग तैयार किया जिसमें एक पतली सोने की पन्नी को एक सेकंड के 50 क्वाड्रिलियनवें हिस्से (एक अरबवें हिस्से का दस लाखवाँ हिस्सा) तक लेज़र चलाकर गर्म किया गया। सोने को जिस गति से गर्म किया गया, उसी कारण सोना ठोस बना रहा।
निष्कर्ष बताते हैं कि यदि ठोस पदार्थों का तापन पर्याप्त तेज़ी से हो, तो उनके अतितापन की सीमा कहीं अधिक हो सकती है – या नगण्य भी हो सकती है। इस अध्ययन में प्रयुक्त नई विधियाँ उच्च-ऊर्जा घनत्व भौतिकी के क्षेत्र को और अधिक अन्वेषण के लिए खोलती हैं, जिसमें ग्रहीय भौतिकी और संलयन ऊर्जा अनुसंधान के क्षेत्र भी शामिल हैं।
व्हाइट और उनकी टीम को उम्मीद थी कि सोना अपने गलनांक पर पिघल जाएगा, लेकिन सोने की पन्नी के अंदर का तापमान मापने के लिए उन्हें एक विशेष थर्मामीटर की आवश्यकता होगी।
व्हाइट ने कहा, \"हमने एसएलएसी में 3 किलोमीटर लंबे एक्स-रे लेज़र, लिनैक कोहेरेंट लाइट सोर्स का इस्तेमाल दुनिया के सबसे बड़े थर्मामीटर के रूप में किया। इससे हमें पहली बार घने
एसएलएसी के स्टाफ साइंटिस्ट और इस शोधपत्र के सह-लेखक बॉब नागलर ने कहा, \"यह विकास उच्च-ऊर्जा-घनत्व वाले वातावरणों की एक विस्तृत श्रृंखला में तापमान निदान का मार्ग प्रशस्त करता है।\"
उन्होंने आगे कहा, \"विशेष रूप से, यह जड़त्वीय संलयन ऊर्जा प्रयोगों के विस्फोट चरण के दौरान उत्पन्न होने वाली गर्म सघन अवस्थाओं के तापमान की जाँच के लिए वर्तमान में उपलब्ध एकमात्र प्रत्यक्ष विधि प्रदान करता है। इस प्रकार, यह संलयन-संबंधी प्लाज़्मा स्थितियों की हमारी समझ और नियंत्रण में एक परिवर्तनकारी योगदान देने के लिए तैयार है।\"
व्हाइट ने कहा, \"इन परिणामों को दुनिया के सामने लाना अत्यंत रोमांचक है, और मैं वास्तव में यह देखने के लिए उत्सुक हूं कि इन नई विधियों के साथ हम इस क्षेत्र में क्या प्रगति कर सकते हैं।\"
राष्ट्रीय परमाणु सुरक्षा प्रशासन द्वारा वित्तपोषित यह अनुसंधान अतितापित पदार्थों के अध्ययन में नए द्वार खोलेगा।
एनएनएसए के प्रौद्योगिकी एवं साझेदारी कार्यालय के निदेशक जहलील हडसन ने कहा,
\"राष्ट्रीय परमाणु सुरक्षा प्रशासन का अकादमिक कार्यक्रम, डॉ. व्हाइट और उनकी टीम द्वारा परमाणु सुरक्षा उद्यम के लिए लाभदायक भविष्य के महत्वपूर्ण अनुसंधान क्षेत्रों को आगे बढ़ाने के लिए किए जा रहे अभूतपूर्व नवाचार और निरंतर सीखने का एक गौरवपूर्ण समर्थक है।\"
व्हाइट और उनके सहकर्मी जुलाई में गर्म संपीड़ित लोहे के अंदर के तापमान को मापने के लिए लिनैक कोहेरेंट लाइट सोर्स पर वापस आए और उन परिणामों का उपयोग ग्रहों के अंदरूनी हिस्सों के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए कर रहे हैं।
व्हाइट के कई स्नातक छात्र और एक स्नातक छात्र इस अध्ययन के सह-लेखक थे, जिनमें डॉक्टरेट छात्र ट्रैविस ग्रिफिन, स्नातक छात्र हंटर स्ट्रामेल, व्हाइट की प्रयोगशाला में पूर्व पोस्टडॉक्टरल स्कॉलर डैनियल हैडेन,
प्रिंसटन विश्वविद्यालय में डॉक्टरेट की डिग्री प्राप्त कर रहे पूर्व स्नातक छात्र जैकब मोलिना और ऑक्सफ़ोर्ड विश्वविद्यालय में मास्टर डिग्री प्राप्त कर रहे पूर्व स्नातक छात्र लैंडन मॉरिसन शामिल थे। भौतिकी विभाग में अनुसंधान सहायक प्रोफेसर जेरेमी इराटकाबल भी इस शोधपत्र के सह-लेखक थे।
ग्रिफिन ने कहा, \"विश्वस्तरीय सहयोगियों के साथ अरबों डॉलर के प्रायोगिक प्लेटफ़ॉर्म का उपयोग करके इस अत्याधुनिक विज्ञान में योगदान करने का अवसर पाकर मैं अत्यंत आभारी हूँ।\"
\"यह खोज इस तकनीक की शक्ति को उजागर करती है, और मैं उच्च-ऊर्जा-घनत्व भौतिकी और संलयन अनुसंधान के भविष्य के लिए इसके द्वारा खोले गए अवसरों को लेकर उत्साहित हूँ। स्नातक होने के बाद, मैं यूरोपीय XFEL में एक स्टाफ़ वैज्ञानिक के रूप में इस कार्य को जारी रखूँगा।\"
