ذهب يصمد صلباً عند 19 ألف درجة مئوية ويتحدى "كارثة الإنتروبيا"

في مفاجأة قلبت المفاهيم التقليدية في الفيزياء، تمكن فريق دولي من العلماء من تسخين الذهب إلى أكثر من 19,000 درجة مئوية — أي ما يعادل 14 ضعف درجة انصهاره الطبيعية — دون أن يفقد حالته الصلبة. ونُشرت نتائج الدراسة في مجلة نيتشر، لتطيح بإحدى أكثر النظريات رسوخاً في علم المواد، والمعروفة بـ"كارثة الإنتروبيا"، التي اعتُبرت منذ عام 1988 الحد الأقصى لاستقرار المادة تحت الحرارة القصوى.

التجربة أُجريت باستخدام جهاز "المادة في الظروف القاسية" (MEC) في مختبر SLAC الأمريكي، حيث استُهدفت رقاقة ذهبية رفيعة بسمك 50 نانومتر بنبضة ليزر أشعة سينية استمرت 45 فيمتو ثانية، ما أدى إلى تسخين فائق السرعة بمعدل 6×10¹⁵ كلفن/ثانية. وخلافاً للتوقعات، لم ينهَر النظام البلوري عند تجاوز "حد الإنتروبيا"، بل حافظت الذرات على انتظامها قبل أن يبدأ الذوبان بعد تريليونات من الثانية فقط.

هذا السلوك غير المتوقع يكشف أن النماذج الكلاسيكية للإنتروبيا لا تصمد تحت ظروف التسخين الخاطف، إذ لم تتح للذرات فرصة للتفاعل مع الارتفاع الحراري المفاجئ. وقال الفيزيائي توم وايت من جامعة نيفادا: "كنا نعتقد أن قوانين الإنتروبيا تشبه إشارات المرور… لكن تبين أنها مجرد إرشادات إذا انطلقت بالسرعة الكافية."

وتحمل هذه النتائج تداعيات كبرى في عدة مجالات:

الاندماج النووي: يوفر وسيلة لقياس حرارة الأيونات بدقة في ظروف تشبه باطن النجوم، ما يساعد على تحسين تصميم مفاعلات الاندماج.

علم الكواكب: قد يفسر طبيعة المادة داخل نوى الكواكب العملاقة مثل المشتري، ويساعد في فهم نشأة مجالاتها المغناطيسية.

هندسة المواد: يفتح آفاقاً جديدة لتطوير مواد فائقة الاستقرار يمكنها الصمود تحت ظروف قصوى.

ويصف الفيزيائي كريستوف ناغلر من مركز DESY الألماني الاكتشاف بأنه "إنجاز يغير قواعد اللعبة بالكامل"، مؤكداً أنه يتيح للمرة الأولى مراقبة اللحظة الحرجة لانهيار المادة الصلبة داخل تجارب الاندماج النووي، وهو ما قد يُحدث ثورة في تصميم مفاعلات المستقبل.