2025-07-23T15:00:50Z

Bayangkan ini: para ilmuwan di SLAC National Accelerator Laboratory berhasil meledakkan emas menggunakan laser raksasa, memanaskannya hingga 14 kali suhu didihnya! Dalam momen menegangkan, mereka hampir percaya bahwa mereka telah melanggar hukum fisika, tetapi untungnya, itu bukanlah hal yang terjadi. Namun, mereka menghancurkan sesuatu yang lain: model fisika kimia yang telah ada selama beberapa dekade tentang sifat dasar materi.

Dalam eksperimen yang dipresentasikan hari ini di jurnal Nature, para peneliti untuk pertama kalinya menunjukkan cara untuk mengukur suhu materi dalam kondisi ekstrem, yaitu keadaan dengan suhu, tekanan, atau densitas yang sangat tinggi. Dengan teknik baru ini, ilmuwan berhasil menangkap emas pada suhu yang jauh melampaui titik didihnya—prosedur yang disebut superheating—di mana logam biasa ini berada dalam keadaan limbo aneh antara solid dan cair.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa, di bawah kondisi tertentu, emas mungkin tidak memiliki batas superheating. Jika ini benar, bisa dibayangkan betapa luasnya aplikasi yang dapat dimanfaatkan di bidang penerbangan luar angkasa, astrofisika, atau kimia nuklir, menurut para peneliti.

Pemahaman ini berasal dari eksperimen dua arah. Pertama, para ilmuwan menggunakan laser untuk memanaskan sampel emas, menekan kecenderungan alami logam untuk mengembang saat dipanaskan. Selanjutnya, mereka menggunakan sinar-X sangat terang untuk menyinari sampel emas, yang kemudian menyebar di permukaan emas tersebut. Dengan menghitung distorsi frekuensi sinar-X setelah bertabrakan dengan partikel emas, tim berhasil menentukan kecepatan dan suhu atom.

Hasil eksperimen ini tampaknya menantang teori yang telah mapan dalam fisika, yang menyatakan bahwa struktur seperti emas tidak bisa dipanaskan lebih dari tiga kali titik didihnya, yaitu 1.948 derajat Fahrenheit (1.064 derajat Celsius). Melampaui suhu tersebut, emas yang dipanaskan seharusnya mencapai apa yang disebut sebagai 'bencana entropi'—atau, dalam istilah sehari-hari, emas yang dipanaskan seharusnya meledak.

Para peneliti sendiri tidak mengharapkan untuk melewati batas tersebut. Namun, hasil baru ini membuktikan teori konvensional salah dengan cara yang sangat mencolok, menunjukkan bahwa mungkin untuk memanaskan emas hingga 33.740 derajat F (18.726 derajat C) yang mengejutkan.

"Saya sangat bersyukur bisa meledakkan benda-benda dengan laser raksasa untuk menemukan sesuatu. Dan itu adalah pekerjaan saya, Anda tahu," ungkap Thomas White, penulis utama studi dan fisikawan di Universitas Nevada, Reno, saat mengingat percakapan dengan Gizmodo.

Untuk adil, keadaan superheated ini berlangsung hanya selama beberapa triliun detik. Tapi itu cukup "lama untuk menjadi menarik," tambah White, menekankan bahwa "jika Anda dapat mencegahnya mengembang, [dalam istilah teoritis] Anda bisa memanaskannya selamanya."

Conjecture ini harus bertahan dalam eksperimen lanjutan dengan emas dan material lainnya, catat White. Namun dari sudut pandang praktis, emas yang dipanaskan cukup stabil agar tim dapat menangkap suhu secara langsung menggunakan teknik baru mereka, kata Bob Nagler, penulis senior studi dan ilmuwan staf di SLAC.

"Sebenarnya, ini hal yang lucu; suhu adalah salah satu besaran fisik yang telah dikenal manusia sejak lama—tetapi kita tidak mengukur suhu itu sendiri," kata Nagler. "Kita mengukur sesuatu yang dipengaruhi oleh suhu. Misalnya, termometer air raksa mengukur bagaimana suhu mengubah volume dari blob raksa."

Hal ini dapat menjadi masalah ketika mempelajari beberapa contoh nyata materi panas dan padat dalam keadaan ekstrem, seperti pusat bintang, kerucut hidung pesawat luar angkasa, atau bagian dalam reaktor fusi. Mengetahui suhu—sebuah properti fisik yang mendasar—dari materi dalam situasi seperti itu dapat memberi informasi besar tentang bagaimana kita menyelidiki atau, untuk dua yang terakhir, memanipulasi mereka untuk keuntungan kita.

Namun, sering kali, sistem-sistem ini beroperasi pada variabel yang tergantung pada suhu yang sulit diukur, kata Nagler. Secara teknis, Anda bisa mereproduksinya di laboratorium, tetapi mereka akan "sangat cepat meledak," catatnya—terlepas dari fakta bahwa Anda masih harus mengetahui suhu nyata dari sistem yang sedang direproduksi untuk memastikan eksperimen tersebut valid.

"Jadi, Anda memiliki masalah ayam dan telur," katanya. Itulah sebabnya para ilmuwan sangat antusias untuk melihat bagaimana teknik baru mereka dapat membantu dalam hal ini.

"Itu adalah hal paling menarik tentang karya ini—kita sekarang memiliki termometer untuk semua eksperimen gila yang telah kita lakukan," kata White. Misalnya, Fasilitas Ignisi Nasional di Laboratorium Nasional Lawrence Livermore menggunakan silinder emas untuk menampung eksperimen fusi nuklir mereka, melepaskan sinar-X ke silinder ini untuk menggerakkan reaktor fusi, jelas White.

"Tapi kami juga berpikir untuk melakukan eksperimen terkait fusi secara langsung sekarang," tambahnya. "Untuk mereproduksi kondisi fusi, atau material yang membuat reaktor fusi, dan hanya mengukur suhu mereka—yang sebenarnya, telah menjadi pertanyaan lama dalam fisika."

Tim sudah menerapkan teknik ini pada material lain, seperti perak dan besi, yang mereka laporkan dengan senang hati telah menghasilkan beberapa data yang menjanjikan. Tim ini pasti akan sibuk selama beberapa bulan ke depan menganalisis apa yang bisa diungkapkan logam-logam ini kepada kita.