🔥 ของแข็งที่ "ไม่มีจุดหลอมเหลว"? | ค้นพบทองคำที่ร้อนกว่าจุดหลอมเหลว 14 เท่า แต่ยังคงสภาพแข็ง
คุณเคยอุ่นน้ำในไมโครเวฟแล้วพบว่ามันยังนิ่งสนิท แม้จะร้อนเกิน 100°C แล้วก็ตาม แต่พอขยับแก้วนิดเดียวมันกลับเดือดพล่านขึ้นมาทันทีไหมครับ?
ปรากฏการณ์ "การให้ความร้อนยิ่งยวด" (Superheating) นี้เกิดขึ้นได้กับของแข็งเช่นกัน... แต่ที่ผ่านมานักฟิสิกส์เชื่อว่ามันมี "ขีดจำกัดสูงสุด"...
แต่การทดลองล่าสุดกับทองคำแผ่นบางเฉียบ อาจกำลังจะทลายขีดจำกัดนั้นลงอย่างสิ้นเชิง
🧨 ขีดจำกัดทางทฤษฎี: หายนะของเอนโทรปี
แผ่นทองคำที่บางเฉียบซึ่งถูกยิงด้วยเลเซอร์ในเวลาสั้นๆ สามารถถูกทำให้ร้อนขึ้นได้ถึง 14 เท่าของจุดหลอมเหลวของมันในขณะที่ยังคงสภาพเป็นของแข็ง ซึ่งสูงกว่าขีดจำกัดทางทฤษฎีอย่างมาก สิ่งนี้ได้เพิ่มความเป็นไปได้ที่ของแข็งบางชนิดอาจไม่มีจุดหลอมเหลวสูงสุดเลยก็ได้
การให้ความร้อนยิ่งยวดเป็นปรากฏการณ์ทั่วไปที่ของแข็งสามารถร้อนขึ้นเกินจุดหลอมเหลว หรือของเหลวสามารถร้อนขึ้นเกินจุดเดือด โดยไม่เปลี่ยนแปลงสถานะ สำหรับของแข็ง นักฟิสิกส์จำนวนมากได้เสนอขีดจำกัดสำหรับการให้ความร้อนยิ่งยวดไว้ที่อุณหภูมิประมาณสามเท่าของจุดหลอมเหลวมาตรฐานในหน่วยเคลวิน จุดนี้เรียกว่า "หายนะของเอนโทรปี" (entropy catastrophe) ซึ่งเป็นจุดที่ "เอนโทรปี" – ซึ่งมักจะนิยามว่าเป็นปริมาณความไม่เป็นระเบียบในระบบ – สำหรับสถานะของแข็งจะกลายเป็น "มากกว่า" หากสสารนั้นเป็นของเหลว
หากสสารยังคงสภาพเป็นของแข็งเหนืออุณหภูมินี้ มันจะละเมิดกฎข้อที่สองของเทอร์โมไดนามิกส์ ซึ่งกล่าวว่าเอนโทรปีไม่สามารถลดลงได้เมื่อเวลาผ่านไปสำหรับระบบส่วนใหญ่
🚀 การทดลองที่ทลายขีดจำกัด
ล่าสุด โทมัส ไวต์ (Thomas White) จาก University of Nevada, Reno และทีมงานของเขา ได้ค้นพบว่าทองคำสามารถร้อนขึ้นได้ถึง 14 เท่าของจุดหลอมเหลว ในขณะที่ยังคงสภาพเป็นของแข็ง ซึ่งสูงกว่าจุดหายนะของเอนโทรปีของมันอย่างมาก
ทีมของไวต์ได้ยิงเลเซอร์ทรงพลังไปที่แผ่นทองคำหนา 50 นาโนเมตร เป็นเวลา 45 ควอดริลเลียนวินาที (45 ส่วนในล้านล้านล้านวินาที) จากนั้นจึงใช้วิธีการที่ค่อนข้างใหม่ในการวัดอุณหภูมิของมันโดยใช้รังสีเอ็กซ์ที่สะท้อนออกมา โดยการวัดว่าความถี่ของรังสีเอ็กซ์ที่สะท้อนออกมาเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร และคำนวณว่าพวกมันได้รับพลังงานเพิ่มขึ้นเท่าใดจากการสะท้อนจากทองคำ ทีมงานก็สามารถคำนวณได้ว่าแผ่นทองคำนั้นร้อนขึ้นมากเพียงใด
"เราวัดอุณหภูมิเหล่านี้ และเราก็แบบว่า ว้าว มันร้อนจริงๆ นะ แบบว่า มันจะร้อนขนาดนั้นก่อนที่จะละลายได้จริงๆ เหรอ?" ไวต์กล่าว
📏 ไม่ได้ฝ่าฝืนกฎฟิสิกส์
หลังจากยืนยันการวัดแล้ว ทีมของไวต์ได้กลับไปทบทวนทฤษฎีและตระหนักว่า การให้ความร้อนแก่ทองคำอย่างรวดเร็วมาก หมายความว่าเอนโทรปีในรูปแบบของแข็งสามารถ "ยังคงน้อยกว่า" รูปแบบของเหลวที่เป็นไปได้ ซึ่งทำให้มันสามารถทะลุขีดจำกัดอุณหภูมิที่คาดการณ์ไว้ได้
"เป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องบอกว่าเราไม่ได้ทำลายกฎข้อที่สองของเทอร์โมไดนามิกส์" ไวต์กล่าว
ขีดจำกัดที่แท้จริงของการให้ความร้อนยิ่งยวดจึงยังคงเป็นคำถามที่เปิดกว้าง เขากล่าว "บางทีเราอาจจะคิดว่าเราแก้ปัญหานั้นได้แล้วในทศวรรษ 1980 ด้วยขีดจำกัดการให้ความร้อนยิ่งยวดนี้ แต่ตอนนี้ผมคิดว่ามันเป็นคำถามที่เปิดกว้างอีกครั้ง"
🔮 ความหมายและอนาคต
การวัดว่าของแข็งร้อนขึ้นอย่างไรโดยใช้เทคนิคนี้อาจช่วยจำลองได้ว่าความร้อนและความดันสุดขั้วจากแก่นของดาวเคราะห์ส่งผลกระทบต่อวัสดุในระยะเวลาที่สั้นอย่างยิ่งยวดได้อย่างไร แซม วินโก (Sam Vinko) จาก University of Oxford กล่าว
มันน่าสนใจที่จะดูด้วยว่าสิ่งนี้ใช้ได้กับของแข็งอื่นๆ นอกเหนือจากทองคำหรือไม่ เขากล่าว และมีขีดจำกัดใดๆ สำหรับการให้ความร้อนก่อนที่จะละลายหรือไม่ "สิ่งที่น่าสนใจในที่นี้คือการตั้งคำถามว่า เป็นไปได้หรือไม่ที่จะเอาชนะเทอร์โมไดนามิกส์แทบทั้งหมด เพียงแค่ทำได้เร็วพอจนเทอร์โมไดนามิกส์ไม่ได้ถูกปรับใช้ในความหมายที่คุณคาดคิด"
🏡 แล้วเรื่องนี้เกี่ยวข้องกับเราอย่างไร?
การค้นพบที่ดูเหมือนจะ "ฝ่าฝืน" กฎพื้นฐานของฟิสิกส์เช่นนี้ คือสิ่งที่ขับเคลื่อนความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี... แม้จะยังเป็นแค่การทดลองในห้องแล็บ แต่เทคนิคการใช้เลเซอร์ความเร็วสูงและเอ็กซ์เรย์เพื่อศึกษาวัสดุในสภาวะสุดขั้วนี้ คือรากฐานของความเข้าใจใหม่ๆ ที่อาจนำไปสู่การพัฒนา "วัสดุศาสตร์ขั้นสูง" ในอนาคต ซึ่งเป็นองค์ความรู้ที่สำคัญอย่างยิ่งต่ออุตสาหกรรมเป้าหมายของประเทศไทย เช่น การผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่ หรือเทคโนโลยีด้านพลังงาน
🎯 สรุปประเด็นสำคัญ
✅ ทลายขีดจำกัด: นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่า "ทองคำ" สามารถถูกทำให้ร้อนกว่าจุดหลอมเหลวถึง 14 เท่าได้โดยที่ยังคงสภาพเป็นของแข็ง ซึ่งสูงกว่าขีดจำกัดทางทฤษฎีที่เคยเชื่อกันมา
✅ ความเร็วคือทุกสิ่ง: ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นได้เพราะการให้ความร้อนด้วยเลเซอร์นั้น "เร็วมาก" (45 ส่วนในล้านล้านล้านวินาที) จนอะตอมไม่มีเวลาที่จะเปลี่ยนสถานะ
✅ ไม่ได้ฝ่าฝืนกฎฟิสิกส์: การค้นพบนี้ไม่ได้ล้มล้างกฎข้อที่สองของเทอร์โมไดนามิกส์ แต่ได้เปิดเผยความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับพฤติกรรมของสสารในสภาวะสุดขั้ว
✅ เปิดคำถามใหม่: ขีดจำกัดสูงสุดที่แท้จริงของการให้ความร้อนยิ่งยวดคือเท่าใด กลายเป็น "คำถามที่เปิดกว้าง" อีกครั้งสำหรับวงการฟิสิกส์
✅ ศักยภาพในอนาคต: เทคนิคนี้อาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถจำลองสภาวะภายในแก่นของดาวเคราะห์ และอาจนำไปสู่การพัฒนาวัสดุชนิดใหม่ๆ ได้
💬 แล้วคุณล่ะครับ...
การค้นพบว่าเราอาจ "เอาชนะ" กฎทางฟิสิกส์ได้ด้วย "ความเร็ว" นี้ ทำให้คุณมองความเป็นไปได้ของวิทยาศาสตร์เปลี่ยนไปไหมครับ? แล้วคุณคิดว่ามีกฎเกณฑ์อะไรอีกบ้างในชีวิตประจำวันที่อาจจะมี "ข้อยกเว้น" ซ่อนอยู่?
มาแบ่งปันมุมมองกันในคอมเมนต์... และถ้าเรื่องนี้น่าทึ่ง 🔥 อย่าลืมกดบันทึกไว้ หรือแชร์ให้เพื่อนๆ ได้ร่วมไขปริศนาแห่งสสารนี้ด้วยกันนะครับ!
🔎 แหล่งอ้างอิง
1. White, T. G., et al. (2025). Superheating gold beyond the predicted entropy catastrophe threshold. Nature. http://doi.org/g9t2tx
💖 มาช่วยกันขับเคลื่อน "Witly" กันครับ!
วิทยาศาสตร์คือการเดินทางเพื่อ "ทลายขีดจำกัด" และค้นหาความเป็นไปได้ใหม่ๆ ที่เคยถูกคิดว่าเป็นไปไม่ได้...
เป้าหมายของ Witly ก็เช่นกัน คือการพยายามทลาย "กำแพง" ของความรู้ที่ซับซ้อน แล้วนำเสนอเรื่องราวที่น่าทึ่งซึ่งขยายขอบเขตความเข้าใจของเรา
ทุกการสนับสนุนผ่าน "ค่ากาแฟ" ของคุณ คือพลังที่ช่วยให้เราสามารถทำภารกิจ "ทลายขีดจำกัด" นี้ต่อไปได้ครับ
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
