今回の研究によって、「固体の温度には限界がある」というこれまでの物理学の常識が、条件次第で簡単に超えられてしまう可能性が示されました。
この結果は、これまで40年以上にわたり物理学者たちが受け入れてきた考え方を大きく覆すもので、科学の世界に大きな衝撃を与えています。
「固体の限界」は本当に存在するのか、あるいは極めて短い時間だけであれば実質的に「無限」に近い温度まで固体が存在できるのかもしれない──今回の実験はそんな不思議な可能性を示唆しているのです。
まず、この研究が科学的に重要である一つ目の理由は、「エントロピー破局」という理論を実験的に超えたことです。
「エントロピー破局」とは、固体が極めて高い温度に達するとエントロピー(物質の乱雑さ)が液体より高くなり、理論上は固体が安定できなくなってしまう限界のことです。
しかし、今回の研究では超高速レーザーという特殊な方法を使うことで、この理論的な上限をあっさりと超えることができました。
つまり、「物質のエントロピーは常に増加する」という熱力学の基本的なルールに反しているように見えながらも、実際には非常に短い時間(約45フェムト秒)であれば、そのルールに抵触せず限界を超えられることを実証したのです。
もう一つ、この研究が持つ科学的な価値は、「新しい温度測定法を開発した」点にあります。
極端な高温や高圧といった「極限環境」での物質のふるまいを正確に理解するには、まずその環境下での温度を正しく測る必要があります。
しかしこれまでは、このような極限状態では温度を直接的に測ることは難しく、研究者は理論モデルや推測に頼るしかありませんでした。
今回の研究チームが採用したのは、X線レーザーを使って原子の振動を直接測ることで温度を導き出すという方法です。
これは言わば、極限状態での物質に直接触れることなく、その温度を正確に「のぞき見る」ことができる画期的な手法です。