Entropi Felaketi Sınırı ve Teorik Erime Sıcaklığını Aşmak Mümkün
Altın, aşırı ısıtma ile erime noktasının ötesine erimeden ısıtılabiliyor. Öyleyse gerçek sınır ne?

Bu Makalede Neler Öğreneceksiniz?
- Researchers at SLAC National Accelerator Laboratory developed a method to directly measure the temperature of warm dense matter by assessing atomic speeds.
- The team used laser heating to raise solid gold's temperature beyond theoretical melting points, disproving a long-standing physics model.
- Collaborators from multiple universities and research centers worldwide contributed to this breakthrough published in the journal Nature.
Aşırı yüksek sıcaklıktaki maddelerin sıcaklıklarını net olarak ölçmek oldukça zordur. Güneş'in plazma dalgaları, gezegenlerin çekirdekleri veya füzyon reaktörlerinin içerisindeki ezici kuvvetler gibi, bilim insanları tarafından "sıcak yoğun madde" (İng: "warm dense matter") olarak adlandırılan maddeler yüz binlerce Kelvin'lik bir sıcaklığa erişebilirler.
Bu maddelerin tam sıcaklık değerlerini bilmek her ne kadar araştırmacıların bu türden karmaşık sistemleri anlaması için son derece önemli olsa da bugüne dek bu denli yüksek sıcaklıklarda hassas ölçümler yapmak pratikte imkânsızdı. ABD Enerji Bakanlığı'nın SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'nda (İng: "SLAC National Accelerator Laboratory") görevli bilim insanı Bob Nagler, bu durumu şu sözlerle özetliyor:
Böylesi sistemlerin yoğunluklarını ve basınçlarını ölçmek için uygun tekniklerimiz var ancak sıcaklığı ölçmek için yok. Yüksek sıcaklıktaki maddelerin sıcaklık ölçümleri her zaman büyük hata paylarına sahip yaklaşık ölçümlerdi ve dolayısıyla teorik modeller geliştirmemize engel oluyordu. Bu, on yıllardır süregelen bir sorun.
Bu konu üzerinde çalışmalar yürüten bir araştırma ekibi, Nature dergisinde yayımladıkları makalelerinde sıcak yoğun maddelerin atom sıcaklığını doğrudan ölçmeyi başardıklarını bildirdiler. Şimdiye kadar denenen diğer yöntemler görece daha karmaşık ve doğrulanması zor modellere dayanırken bu yeni yöntem ise atomların hızını ve dolayısıyla sistemin sıcaklığını da doğrudan ölçmeyi mümkün kılıyor, dolayısıyla da dünyayı ve maddeleri anlamamız hususunda yeni bir kapı aralıyor. Ekip, gerçekleştirdikleri bu deneyin ilk aşamasında katı altını, lazerle aşırı ısıtma tekniği ile teorik erime sıcaklığının çok ötesinde bir sıcaklığa ulaştırarak kırk yıldır kabul gören bir teoriyi hiç beklenmedik bir şekilde çürüttü. Nevada Üniversitesinde çalışan Doçent Doktor Thomas White, bu keşifleriyle ilgili şu sözleri sarf ediyor:
Deneydeki asıl amacımız bu değildi ancak neticede bilim, var olduğunu bilmediğiniz şeyleri keşfetmekten ibarettir.
Başta Bob Nagler olmak üzere SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı araştırmacıları ve Thomas White iş birliğinde yürütülen bu çalışmada Belfast Queen's Üniversitesi, Avrupa XFEL (X Işını Serbest Elektron Lazeri) ekibi, Columbia Üniversitesi, Princeton Üniversitesi, Oxford Üniversitesi, Merced'deki Kaliforniya Üniversitesi ve Coventry'deki Warwick Üniversitesinden pek çok araştırmacı yer alıyor.

Sıcaklık Ölçümü
Araştırma ekibi, yaklaşık on yıldır aşırı sıcaklıkları ölçmenin getirdiği zorlukları aşmanın yollarını arıyorlardı. Laboratuvar ortamında erişilen bu sıcaklık koşullarının kısa süreli olması ve bu karmaşık sistemlerin diğer malzemeleri etkilemesi gibi durumlar da bu zorluklar arasındaydı.
Gerçekleştirilen bu deneyde ise bir parça altın, lazerler kullanılarak aşırı ısıtmaya maruz bırakıldı. Lazerin ortaya çıkardığı ısının, nanometre kalınlığındaki altın örneğinin içinden geçtiği sırada da altın atomlarının yükselen sıcaklıkla doğrudan ilişkili bir hızda titreşmeye başladığı görüldü. Ekip bunun devamında, Linac Coherent Light Source (LCLS) adı verilen cihaz aracılığı ile aşırı ısıtılmış durumdaki altın örneği üzerinden aşırı parlak X ışınları gönderdiler. Titreşen atomlardan saçılan bu X ışınlarının frekanslarında meydana gelen hafif değişimler ise atomların hızını ve dolayısıyla da sıcaklıklarını ortaya çıkarmış oldu.
Entropi Felaketinden Kurtulmak
Her maddenin belirli erime ve kaynama noktaları vardır ve bu noktalar, sırasıyla katıdan sıvıya ve sıvıdan gaza geçişe işaret eder. Ancak bu durumun istisnaları da yok değildir. Mesela su, düzgün kaplar içerisinde hızlıca ısıtıldığında (örneğin mikrodalgada ısıtılan bir bardak su) kaynama noktası olan 100 Santigrat derecenin üzerine çıkarak "aşırı ısınmış" hâle gelebilir. Bu durum, kabarcık oluşumunu tetikleyecek pürüzlü yüzeyler veya safsızlıklar olmadığı için gerçekleşir.
Tabii ki bu istisnai doğa olayı, artan bir riski de beraberinde getirmektedir: Bir sistem, normal erime ve kaynama noktalarından uzaklaştıkça bilim insanlarının katastrof ya da felaket olarak adlandırdığı duruma yaklaşır. Mesela mikrodalgada aşırı ısıtılan su, bir noktadan sonra herhangi bir etkileşimde patlayarak kaynayabilir ve çok ciddi yanıklara yol açabilir.
Kimi deneyler, maddelerin hızla ısıtılarak bu ara sınırları aşmanın mümkün olduğunu göstermiş olsa da White'ın açıklamasına göre "entropi felaketi hâlâ nihai sınır olarak görülmekteydi".
Ancak bunlara rağmen ekip, son çalışmasında altının şaşırtıcı bir şekilde 19000 Kelvin (yaklaşık olarak 18726.25 derece Santigrat) sıcaklığa, yani erime noktasının 14 katından fazlasına ve öngörülen entropi felaketi sınırından çok daha ötesine erişebildiğini, üstelik tüm bu süreçte sahip olduğu katı kristal hâlini koruyabildiğini keşfetti. Bob Nagler, bu yeni tekniklerinin bilim dünyasına katkısıyla ilgili düşüncelerini şu sözlerle dile getirdi:
Bu teknikle gerçekleştirdiğimiz ilk deneyimiz bile bugüne dek kabul görmüş bilimsel görüşlere meydan okuyabiliyorsa gelecekte gün yüzüne çıkacak diğer keşifleri sabırsızlıkla bekliyorum.
White, tüm bu gelişmelerin yanı sıra kendilerinin, termodinamiğin ikinci yasasını ihlal etmediklerini ve bu yaptıklarının yalnızca "maddelerin, saniyenin trilyonda biri gibi çok kısa bir sürede ısıtıldıklarında bu yıkım durumunun önlenebileceğini göstermek" olduğunu vurguluyor.
Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.
Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.
Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.
Araştırmacılara göre hızlı ısıtma tekniği, altının genleşmesini engelliyor ve bu sayede de katı hâlini korumasını sağlıyor. Deneyden elde edilen bulgular, yeterince hızlı ısıtılmaları durumunda aşırı ısıtılmış maddeler için bir üst sınır olmayabileceğine işaret ediyor.
Evrim Ağacı'nda tek bir hedefimiz var: Bilimsel gerçekleri en doğru, tarafsız ve kolay anlaşılır şekilde Türkiye'ye ulaştırmak. Ancak tahmin edebileceğiniz gibi Türkiye'de bilim anlatmak hiç kolay bir iş değil; hele ki bir yandan ekonomik bir hayatta kalma mücadelesi verirken...
O nedenle sizin desteklerinize ihtiyacımız var. Eğer yazılarımızı okuyanların %1'i bize bütçesinin elverdiği kadar destek olmayı seçseydi, bir daha tek bir reklam göstermeden Evrim Ağacı'nın bütün bilim iletişimi faaliyetlerini sürdürebilirdik. Bir düşünün: sadece %1'i...
O %1'i inşa etmemize yardım eder misiniz? Evrim Ağacı Premium üyesi olarak, ekibimizin size ve Türkiye'ye bilimi daha etkili ve profesyonel bir şekilde ulaştırmamızı mümkün kılmış olacaksınız. Ayrıca size olan minnetimizin bir ifadesi olarak, çok sayıda ayrıcalığa erişim sağlayacaksınız.
Makalelerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!
Bu makalemizle ilgili merak ettiğin bir şey mi var? Buraya tıklayarak sorabilirsin.
Soru & Cevap Platformuna Git- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- Türev İçerik Kaynağı: SLAC National Accelerator Laboratory | Arşiv Bağlantısı
- T. G. White, et al. (2025). Superheating Gold Beyond The Predicted Entropy Catastrophe Threshold. Nature, sf: 950-954. doi: 10.1038/s41586-025-09253-y. | Arşiv Bağlantısı
- D. Garisto. Superheated Gold Stays Solid Well Past Its Predicted Melting Point. (23 Temmuz 2025). Alındığı Tarih: 27 Temmuz 2025. Alındığı Yer: Nature doi: 10.1038/d41586-025-02332-0. | Arşiv Bağlantısı
- Alex Wilkins. Gold Can Be Heated To 14 Times Its Melting Point Without Melting. (23 Temmuz 2025). Alındığı Tarih: 27 Temmuz 2025. Alındığı Yer: New Scientist | Arşiv Bağlantısı
- G. Lee. Physicists Blow Up Gold With Giant Lasers, Accidentally Disprove Renowned Physics Model. (23 Temmuz 2025). Alındığı Tarih: 27 Temmuz 2025. Alındığı Yer: Gizmodo | Arşiv Bağlantısı
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 05/09/2025 08:41:54 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/21123
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.