Uma pesquisa recém-publicada na revista Nature revela que o ouro pode resistir a temperaturas muito mais altas do que se imaginava. Segundo o estudo, o metal continua sólido mesmo após ser superaquecido além do limite teórico conhecido.

A equipe responsável pelo experimento usou pulsos de laser supercurtos para aquecer pequenas amostras de ouro em altíssima velocidade. O objetivo era levar o material até a chamada “catástrofe de entropia”, um ponto teórico em que a estrutura sólida não aguentaria mais e se transformaria em líquido.

No entanto, o ouro resistiu além do esperado. A estrutura do metal permaneceu intacta por um curto período, mesmo em temperaturas altíssimas. Isso foi possível porque o aquecimento ocorreu rápido demais para os átomos se reorganizarem em estado líquido.

Segundo o modelo tradicional, quando atinge a “catástrofe de entropia”, a estrutura sólida do ouro não resiste e se transforma em líquido. Crédito: Jatuporn Khuansuwan – ShutterstockVelocidade de superaquecimento mantém ouro em estado sólido

Esse comportamento é conhecido como superaquecimento. O material aquece tão rápido que não dá tempo para a fusão ocorrer. Mesmo ultrapassando o ponto de fusão tradicional, ele segue sólido por alguns trilionésimos de segundo, até que finalmente cede.

Os pesquisadores atingiram 19 mil Kelvin (cerca de 18.700°C) e ainda assim o ouro não derreteu imediatamente, permanecendo sólido por mais de dois picossegundos, o que, apesar de extremamente breve, é suficiente para desafiar as previsões anteriores. Modelos antigos previam que o superaquecimento poderia chegar até três vezes o ponto de fusão. Mas neste experimento o ouro foi 14 vezes além desse limite, obrigando os cientistas a repensarem o que se sabia sobre a estabilidade de materiais sólidos em condições extremas.

Eles conseguiram medir a energia absorvida com precisão usando raios X refletidos. Com essa técnica, foi possível acompanhar em detalhes como o calor era absorvido sem que a estrutura atômica se desfizesse imediatamente.

O ouro foi aquecido 14 vezes além do seu ponto de fusão. Crédito: White et al., Nature.

Resultados não violam leis da termodinâmica

Em um comunicado, Tom White, professor associado de física na Universidade de Nevada e um dos autores do estudo, afirma que esses resultados não violam nenhuma lei da termodinâmica. Eles apenas indicam que, quando o processo é rápido o suficiente, a física clássica pode não acompanhar a velocidade da mudança, e os sólidos se mantêm estáveis por mais tempo.

Agora, os pesquisadores pretendem testar outros materiais além do ouro. Se outros sólidos também resistirem assim, será preciso atualizar gráficos e limites que mostram quando um material deixa de ser sólido. “Se nosso primeiro experimento usando essa técnica levou a um grande desafio à ciência estabelecida, mal posso esperar para ver que outras descobertas nos aguardam”, diz Bob Nagler, cientista da equipe do Laboratório Nacional de Aceleradores (SLAC) do Departamento de Energia dos EUA.

A descoberta pode ajudar a entender fenômenos como colisões de asteroides ou falhas em reatores nucleares, que envolvem aquecimentos intensos e instantâneos. Esse novo olhar sobre o superaquecimento pode ter impacto direto em áreas da ciência e da engenharia.