Yon ekip chèchè ki te dirije pa Bob Nagler ak Thomas White dènyèman te demontre yon nouvo metòd pou mezire tanperati atòm ki nan matyè dans cho - pa mezire dirèkteman vitès atòm yo.
Materyèl tout posede espesifik k ap fonn ak pwen bouyi, men yo ka chofe pi wo a yo jiskaske yo rive nan yon entropi "katastwòf" nivo nan k ap fonn toudenkou ak bouyi.
Lè ekip la chofe lò solid pi lwen pase limit teyorik li nan 19,000 Kelvins, li siviv katastwòf la entropi - ki sijere gen pouvwa pa gen yon limit anwo pou materyèl surchofe si yo ap chofe byen vit ase.
Lazè konsantre mond: Ki moun ki lide li te li nan lò chofe ak LCLs? Ki sa ki enspire li?
Bob Nagler: Lè nou mete soti nan fè eksperyans lan, objektif nou an te devlope yon nouvo metòd ki mezire tanperati a nan matyè cho dans. Pwoblèm sa a se tankou dans tankou yon solid, men chofe a dè dizèn oswa dè santèn de milye de degre Kelvins. Ou jwenn li nan nwayo planèt jeyan ak Interiors gwan distribisyon, men lè nou rkree li nan laboratwa a, aktyèlman mezire tanperati li se trist difisil.
Nou te lanse pwojè sa a pou adrese defi sa a, lè l sèvi avèk pi klere nan mond lan X - Ray Sous, SLAC National akseleratè a LINAC Sous limyè aderan (LCLS), ede.
Thomas Blan:Mwen ta renmen di li te yon Lone - Wolf Flash nan klere men, nan verite a, lide a te soti nan long - kanpe fristrasyon atravè jaden an. Nou te konnen nou bezwen yon pi bon dyagnostik, ak lò te fè materyèl la tès lide: li gaye x - reyon byen epi yo ka fasil te fè nan feuilles yo mens egzije pou teknik sa a. Ekip nou an nan Inivèsite Nevada, Reno, SLAC, ak lòt patnè espere lò a chofe anba iradyasyon, men sa ki te kanpe soti te ki jan cho solid la rete pandan y ap kenbe estrikti cristalline li yo. Menm nan tanperati sa yo ekstrèm, lasi an lò pèsiste pi lwen pase limit la espere pou lòd estriktirèl. Obsèvasyon sa a deplase konsantre nan pwojè nou an. Ki sa ki te kòmanse kòm yon efò pratik yo bati yon pi bon tèmomèt evolye nan yon ankèt pi fon nan surchof ak limit yo fondamantal nan solid - matyè eta anba kondisyon ekstrèm.
Fw: Poukisa LCLS?
Blan:Metòd la nou devlope depann sou detekte chanjman ti nan ki jan x - reyon gaye atòm nan yon materyèl. Espesyalman, ti enèji orè revele tanperati a nan iyon yo. Li mande pou pa sèlman yon sous ekstraòdinè klere nan X - reyon, men tou, trè etwat Pleasant. Gratis - lazer elèktron tankou LCLS, ak kèk lòt moun tankou XFEL Ewopeyen an, yo inikman kapab fournir konbinezon sa a. Yo ap jiska yon milya dola fwa pi klere pase nenpòt ki synchrotron, ki se esansyèl paske simaye nan elastik se ekstrèmman fèb - sou lòd la nan jis yon foton kèk pou chak piki.
Nagler:LCLS se esansyèlman yon kilomèt - Long x - lazè ray ki, pou eksperyans sa a, tou aji kòm yon kilomèt - tèmomèt long. San yo pa konbinezon sa a nan klète, koerans, ak presizyon espèk, mezi sa a tou senpleman pa ta posib.
Fw: Ki sa eksperyans ou te enplike?
Nagler: Nou chofe yon papye lò ultrathin - jis 50 - nm epè - lè l sèvi avèk yon frekans - double TI: lazè safi, ban nou 400 - nm limyè longè ak batman kè a. Malgre tanperati ekstrèm yo nou te rive, lazè nan tèt li pa t 'espesyalman pwisan pa wo-enèji-dansite estanda. Nou itilize sèlman sou ~ 0.3 MJ pou chak batman kè. Sa vle di pati nan chofaj nan eksperyans lan, kreyasyon an lò surchofe, te kapab, nan prensip, dwe repwodwi pa laboratwa lazè anpil atravè mond lan.
Blan:Men, mezire tanperati a nan sa ou kreye? Li nan pati a difisil. Pou sa, ou bezwen ultrabright a, etwat - Pleasant, femtosecond x - reyon ke sèlman enstalasyon tankou LCLs ak kèk lòt Xfels ka bay. Li nan sa ki te fè eksperyans sa a posib.
Fw: Ki sa ki takeaways kle yo nan eksperyans sa a? Nenpòt supriz?
Nagler:Pou nou ak jaden nou an, takeaway nan pi gwo se ke nou kounye a gen yon dirèk, modèl - metòd gratis pou mezire tanperati ion nan eta ekstrèm nan matyè - ki te yon long - defi kanpe nan segondè {{3} Teknik la louvri pòt la nan ekwasyon benchmarking nan eta a, validation similasyon idrodinamik, ak eksplore matyè nan rejim ki te deja soti nan rive eksperimantal.
Blan:Sipriz reyèl la te vini lè nou te wè jis ki jan lwen nou te ka pouse yon solid anvan li te bay nan maladi. Nou espere lò a fonn yon fwa li janbe lòt yon sèten papòt - men li pa t '. Lattice nan kristal ki te fèt ansanm nan tanperati plis pase 14x pwen an k ap fonn - pi lwen pase sa ki thermodynamics estanda ta predi. Sa a te 'aha la!' Moman: Se pa sèlman nou ta ka pran tanperati a, men sistèm nan tèt li defye ap atann. Nan fè sa, nou jwenn tèt nou pa sèlman rezoud yon defi dyagnostik, men tou, dekouvwi nouvo fizik, pouse limit yo nan surchof, ak revize sipozisyon sou lè ak ki jan solid fonn anba kondisyon ekstrèm.
Fw: Ki sa li te santi tankou demanti yon deseni - teyori fin vye granmoun?
Blan:Li te yon plezi ak kaptivan plonje gwo twou san fon nan fizik la nan surchof, eksplore ki jan lwen yon solid ka pouse anvan li kraze desann, ak ka akonpli ke menm byen - konsèp etabli bezwen atansyon repanse lè aplike nan ultrafast, rejim nonequilibrium.
Nagler:Li pa t 'anpil sou demand yon deseni - teyori fin vye granmoun jan li te montre ke teyori a pa nesesèman aplike nan byen lwen - soti nan - eta ekilib surchof. Ankadreman orijinal la sipoze yon sistèm nan ekilib tèmik, tou dousman apwoche pwen an k ap fonn, pa yon sèl cheche pa yon batman kè femtosecond lazè. Olye pou yo ranvèse teyori ki egziste deja, sa te plis tankou kite deyò domèn li yo.
Fw: Ki sa dekouvèt sa a vle di pou surchof?
Nagler:Li montre ke matyè ki chofe nan eta sa yo ki pa ekilib ka konpòte yo byen yon fason diferan pase ou ta atann pou plis kouri - nan - - moulen tou pre - sistèm ekilib e li ta enteresan yo eksplore diferans sa yo nan plis detay.
Blan:Alafen, li reouvri kesyon an nan si wi ou non gen nan yon limit vre nan surchof nan intans kondwi, byen lwen - soti nan - sistèm ekilib, oswa si solid ka pèsiste pi lwen pase sa tèmodinamik tradisyonèl predi.
