कॅलिफोर्निया: भौतिकशास्त्राच्या नियमांनाच आव्हान देणार्या एका अभ्यासात, शास्त्रज्ञांनी एक अविश्वसनीय कामगिरी केली आहे. त्यांनी सोन्याला त्याच्या वितळण्याच्या बिंदूपेक्षा (मेल्टिंग पॉईंट) तब्बल 14 पट जास्त तापमानापर्यंत गरम करूनही ते काही क्षणांसाठी घन अवस्थेत ठेवले. या प्रयोगात सोन्याने तब्बल 18,726 अंश सेल्सिअस (19,000 केल्विन) इतके प्रचंड तापमान गाठले, तरीही ते वितळले नाही. या अभ्यासाने पदार्थविज्ञान (मटेरियल सायन्स) आणि थर्मोडायनॅमिक्सच्या जगात खळबळ उडवून दिली आहे.
नेवाडा विद्यापीठातील भौतिकशास्त्रज्ञ टॉम व्हाईट आणि त्यांच्या टीमने हा प्रयोग केला. व्हाईट यांनी सांगितले, जेव्हा आम्ही पहिल्यांदा प्रयोगाचा डेटा पाहिला, तेव्हा आम्हाला आमच्या डोळ्यांवर विश्वास बसला नाही. या सुपरहीटेड घन पदार्थांमध्ये अपेक्षेपेक्षा खूप जास्त तापमान पाहून आम्ही आश्चर्यचकित झालो.
थर्मोडायनॅमिक्सच्या दुसर्या नियमानुसार, कोणताही घन पदार्थ त्याच्या वितळण्याच्या तापमानापेक्षा जास्त गरम केल्यास तो द्रवरूप अवस्थेत जातो. यापूर्वी असे मानले जात होते की, कोणताही पदार्थ त्याच्या वितळण्याच्या बिंदूपेक्षा तीन पट जास्त तापमानावर घन राहू शकत नाही. या मर्यादेला ’एन्ट्रॉपी कॅटॅस्ट्रॉफी’ म्हटले जात होते. मात्र, या प्रयोगाने ही मर्यादा ओलांडली आहे.
शास्त्रज्ञांनी 50 नॅनोमीटर जाडीच्या सोन्याच्या पातळ फिल्मवर एका शक्तिशाली लेझरद्वारे फक्त 45 फेमटोसेकंद (एका सेकंदाच्या अब्जाव्या भागापेक्षाही कमी वेळात) प्रचंड ऊर्जा दिली. ही प्रक्रिया इतकी वेगवान होती की सोन्याच्या अणूंना प्रचंड ऊर्जा मिळाली आणि ते वेगाने कंपन करू लागले. मात्र, त्यांना त्यांची घन अवस्थेतील रचना (क्रिस्ट्रल स्ट्रक्चर) तोडून द्रवरूप अवस्थेत जाण्यासाठी पुरेसा वेळच मिळाला नाही. यामुळे, सोने अत्यंत उष्ण होऊनही काही क्षणांसाठी घन अवस्थेतच राहिले. या स्थितीला ‘नॉन-इक्विलिब्रियम स्टेट’ किंवा असंतुलित अवस्था म्हणतात. कॅलिफोर्नियातील नॅशनल एक्सीलरेटर लॅबोरेटरीमध्ये ‘लायनॅक कोहेरेन्ट लाइट सोर्स’ या एक्स-रे लेझरच्या मदतीने अणूंच्या कंपनाचे मोजमाप करून तापमानाची नोंद करण्यात आली.
हा शोध केवळ एक वैज्ञानिक कुतूहल नसून, त्याचे दूरगामी परिणाम होऊ शकतात. यामुळे भविष्यात विशिष्ट गुणधर्म असलेले नवीन ‘मेटा-मटेरियल्स’ तयार करणे शक्य होईल, जे सामान्य परिस्थितीत बनवता येत नाहीत. तसेच, ग्रहांचा गाभा किंवा मोठ्या स्फोटांच्या वेळी पदार्थ अत्यंत दाब आणि तापमानात कसे वागतात, याचा अभ्यास करण्यासाठी हा शोध महत्त्वाचा ठरू शकतो. हा शोध पदार्थविज्ञानाच्या भविष्यासाठी एक नवी दिशा दाखवत आहे, जिथे अशक्य वाटणार्या गोष्टीही शक्य होऊ शकतात.