Anzeige

Stabile Überhitzung: Forschungsteam sprengt Temperaturgrenze von Gold mit Laserspektroskopie

30. Juli 2025

In einer aktuellen Publikation in der Fachzeitschrift Nature beschreibt ein internationales Forschungsteam einen außergewöhnlichen Versuch: Gold wurde auf über 19 000 K erhitzt – mehr als das 14-fache seines Schmelzpunkts – und blieb dabei in seiner festen, kristallinen Struktur. Das Ergebnis widerspricht der bisherigen Annahme eines festen thermodynamischen Grenzwerts für Festkörper, der…
Anzeige
Anzeige


In einer aktuellen Publikation in der Fachzeitschrift Nature beschreibt ein internationales Forschungsteam einen außergewöhnlichen Versuch: Gold wurde auf über 19 000 K erhitzt – mehr als das 14-fache seines Schmelzpunkts – und blieb dabei in seiner festen, kristallinen Struktur. Das Ergebnis widerspricht der bisherigen Annahme eines festen thermodynamischen Grenzwerts für Festkörper, der sogenannten Entropiekatastrophe. Diese Theorie besagt, dass kein Festkörper bei Temperaturen oberhalb des etwa dreifachen Schmelzpunkts stabil bleiben kann.

Da der Schmelzpunkt von Gold bei 1 337 K liegt, wurde diese Grenze im Experiment mehr als verdreifacht. Die Forschenden stellten fest, dass das Material dennoch nicht schmolz – ein klarer Widerspruch zur etablierten Theorie.

Nachhaltige Carbonfasern der nächsten Generation: vielseitig, leistungsstark und wirtschaftlich zukunftsfähig

Ultrakurze Laserpulse als Auslöser des Temperaturrekords

Das Experiment wurde am SLAC National Accelerator Laboratory der Stanford University durchgeführt. Dort beschoss das Team, bestehend aus Forschenden der University of Nevada, Reno, des SLAC National Accelerator Laboratory, der University of Oxford, der Queen’s University Belfast, des European XFEL und der University of Warwick, eine dünne Goldfolie mit einem intensiven Laserpuls von nur 50 Femtosekunden Dauer – das entspricht 50 Billiardstel einer Sekunde.

Die extreme Geschwindigkeit der Erhitzung gilt als zentrale Ursache dafür, dass das Gold trotz der enormen Temperatur seine feste Struktur beibehielt. Die Forschenden vermuten, dass durch die rasante Energiezufuhr die atomare Ordnung des Metalls erhalten blieb, bevor thermodynamische Gleichgewichtsprozesse einsetzen konnten.

Neue Grenzbereiche für Festkörperzustände denkbar

Die Beobachtungen legen nahe, dass die theoretisch postulierte Grenze für die Überhitzung fester Materie – also das Konzept der Entropiekatastrophe – nicht universell gültig sein könnte. Wenn die Erhitzung eines Materials schnell genug erfolgt, könnte sich das bisher angenommene Limit als unzutreffend erweisen oder gänzlich entfallen.

Das Experiment hebt somit einen potenziell neuen physikalischen Bereich hervor, in dem Festkörper unter extremen Bedingungen stabil bleiben können, obwohl klassische thermodynamische Modelle ein anderes Verhalten vorhersagen würden.

Neuer Recyclingprozess für Aluminium aus gebrauchten Kaffeekapseln

Laserspektroskopie in der Hochenergie-Dichte-Physik

Für das Experiment kam eine neuartige Form der Laserspektroskopie für dichte Plasmen zum Einsatz. Diese Methode erlaubt es, Zustände extrem erhitzter Materie präzise zu analysieren, ohne das Material vollständig zu zerstören. Die Kombination aus ultrakurzer Bestrahlung und spektraler Erfassung eröffnet neue Perspektiven in der experimentellen Festkörperphysik unter Hochdruck- und Hochtemperaturbedingungen.

Potenziale für Planetenphysik und Fusionsforschung

Die Ergebnisse sind nicht nur für die Grundlagenphysik relevant. Auch die Planetenphysik, in der Zustände hoher Temperatur und Dichte im Inneren von Gasriesen simuliert werden, sowie die Fusionsenergieforschung, die auf das Verständnis extrem verdichteter Materie angewiesen ist, profitieren von der neuen Methodik und den Erkenntnissen.

Die Übertragbarkeit der Beobachtungen auf andere Materialien ist Gegenstand weiterer Untersuchungen. Ziel ist es, die Bedingungen zu verstehen, unter denen sich Festkörper auch jenseits bisheriger thermischer Grenzwerte stabilisieren lassen.

Nachhaltige Carbonfasern der nächsten Generation: vielseitig, leistungsstark und wirtschaftlich zukunftsfähig

Beitrag zur internationalen Grundlagenforschung

Die in Nature publizierte Studie trägt dazu bei, grundlegende Annahmen der Festkörperphysik unter extremen Bedingungen zu hinterfragen. Durch die Kombination aus internationaler Forschungszusammenarbeit und experimenteller Präzision konnte gezeigt werden, dass etablierte Grenzen wie die Entropiekatastrophe nicht uneingeschränkt gelten müssen.

Mit der stabilen Überhitzung von Gold auf über 19 000 K liefert das Team einen neuen Anknüpfungspunkt für künftige Forschungen zur Materialstabilität in Extremsituationen und zur Weiterentwicklung spektroskopischer Methoden in der Hochenergiephysik.



Ein Beitrag von:

Anzeige
Anzeige

Top Stellenanzeigen

Professur (m/w/d) der BesGr. W 2 für das Lehrgebiet Gebäudeenergiesysteme und -automation
Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden (OTH)

05.11.2026
Amberg
Teamleiter (m/w/d) Vertrieb und Kalkulation TGA
LIST Ingenieure GmbH & Co. KG

04.10.2026
Bielefeld
Senior Projektingenieur (m/w/d) – EMSR-Technik – Projektmanagement
REUTERS INGENIEUR GmbH

04.10.2026
Hofheim
Technische*r Angestellte*r (Techniker*in oder Ingenieur*in) Werkstofftechnik, Physiktechnik, Maschinenbau
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP)

04.10.2026
Garching
Ingenieurin (m/w/d) / Techniker (m/w/d) der Mess- und Regelungstechnik für Gebäudeautomation
Gebäudemanagement Schleswig-Holstein (GMSH)

04.10.2026
Eutin, Lübeck
Leitung Entwicklung (w/m/d) Mechatronische Systeme / Industrielle Sicherheits- und Automatisierungstechnik
Bernstein AG

04.10.2026
Porta Westfalica
Planungsingenieur (w/m/d) und Projektsteuerung – Verkehrsinfrastruktur und Gleisplanung
Ruhrbahn GmbH

04.10.2026
Essen
Gruppenleiter:in Automatisierungstechnik
TraveNetz GmbH

04.10.2026
Lübeck
Bauleiter (m/w/d) Rohrsanierung / Kanalsanierung
Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG

04.10.2026
München, Neumarkt in der Oberpfalz, Nürnberg, Regensburg
Vertriebsingenieur / Projektingenieur (m/w/d) im Außendienst – Südbayern
DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG

04.10.2026
verschiedene Einsatzorte
Bauingenieur / Verkehrsingenieur (w/m/d) Straßenplanung/Straßenbauprojekte
Die Autobahn GmbH des Bundes

04.10.2026
Nürnberg
Strategic Account Manager (m/f/x)
via Richard Hönig Wirtschaftsberatungen

04.10.2026
München
Automatisierungsingenieur / SPS-Ingenieur (m/w/d)
Gebrüder Lödige Maschinenbau GmbH

04.10.2026
Paderborn
Projektleitung Haustechnik / Technische Gebäudeausrüstung (TGA) – Neubau & Modernisierung (w/m/d)
STADT UND LAND Wohnbauten-Gesellschaft mbH

04.10.2026
Berlin
Entwicklungsingenieur Leistungselektronik (all genders)
VINCORION Advanced Systems GmbH

04.10.2026
Wedel
Industrial Engineer / Fertigungsplaner – Arbeitsvorbereitung (m/w/d)
ELAC SONAR GmbH

05.10.2026
Kiel
Senior Solution Architect Integration Platform (m/w/d)
WIRTGEN GmbH

05.10.2026
Windhagen
Senior Solution Architect Enterprise Cloud Platform (m/w/d)
WIRTGEN GmbH

05.10.2026
Windhagen
Software-Ingenieur (m/w/d) Elektrotechnik – mobile Arbeitsmaschinen
WIRTGEN GmbH

05.10.2026
Windhagen
Werkleiter (w/m/d)
WITTENSTEIN SE

05.10.2026
Igersheim

Weitere Artikel



Anzeige
Anzeige