El cobre no pierde instantáneamente su estructura sólida cuando un láser lo calienta de forma extremadamente brusca. Sus átomos permanecen parcialmente organizados durante más tiempo de lo previsto.
Para observar este fenómeno, los investigadores enviaron un pulso láser extremadamente breve sobre una fina capa de cobre. El láser calienta primero los electrones del metal. Estos transmiten después parte de su energía a los átomos, que comienzan a agitarse más.
Cobre natural.
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A esta escala, todo sucede en unos pocos femtosegundos a unos pocos picosegundos. Un femtosegundo representa una millonésima de una milmillonésima de segundo. Por ello, el equipo utilizó pulsos de electrones muy cortos para seguir directamente la evolución de la organización de los átomos.
En los experimentos se utilizaron energías absorbidas equivalentes a entre dos y cuatro veces el umbral necesario para la fusión ultrarrápida. La desorganización comienza primero en la superficie, ligeramente antes de la temperatura normal de fusión. Después se extiende rápidamente al interior del material.
El resultado más sorprendente aparece cuando el cobre se sobrecalienta intensamente. Algunas simulaciones preveían entonces un colapso muy rápido de su estructura cristalina. Las mediciones muestran, por el contrario, que este orden atómico desaparece progresivamente.
Nuevas simulaciones explican mejor esta diferencia. Los modelos antiguos suponían, en particular, condiciones de presión demasiado estáticas. En el experimento, los átomos pueden desplazarse y relajarse más. Así, conservan parte de su organización más allá del límite de sobrecalentamiento previsto por algunos modelos.
El estudio también muestra que la transferencia de energía entre los electrones calentados por el láser y la red de átomos sigue siendo relativamente débil en estas condiciones. Esta transferencia influye directamente en la velocidad a la que el material se calienta y se transforma.
Estos trabajos pueden mejorar los modelos utilizados para describir la materia sometida a aportes de energía muy rápidos. Esta cuestión interesa especialmente a la investigación sobre la fusión nuclear, en la que algunos materiales pueden verse expuestos a temperaturas y flujos de energía extremos.
Los investigadores desean ahora probar el cobre en otras condiciones de presión. También planean estudiar aleaciones de cobre, consideradas para ciertos componentes que deben absorber o evacuar grandes cantidades de calor en sistemas de fusión.