*Wetenschappers van de Universiteit van Pennsylvania hebben ultrakoude atomen gebruikt om een ​​al lang bestaand mysterie op te lossen over waarom vaste stoffen smelten bij verhitting.*

Wanneer we een vaste stof verwarmen, beginnen de atomen of moleculen waaruit het materiaal bestaat steeds sneller te bewegen. Hierdoor zet het materiaal uit en wordt het minder dicht. Uiteindelijk zullen de atomen of moleculen zo snel bewegen dat ze zich kunnen losmaken van hun buren en het materiaal zal smelten.

Het smeltpunt van een materiaal is de temperatuur waarbij het smelt. Deze temperatuur is verschillend voor verschillende materialen. IJs smelt bijvoorbeeld bij 0 graden Celsius, terwijl staal smelt bij 1.538 graden Celsius.

Het smeltpunt van een materiaal wordt bepaald door de sterkte van de krachten die de atomen of moleculen bij elkaar houden. In een vaste stof zijn deze krachten sterk genoeg om de atomen of moleculen op hun plaats te houden, zelfs als ze snel bewegen. Naarmate de temperatuur stijgt, worden deze krachten echter steeds zwakker. Uiteindelijk zijn de krachten niet meer sterk genoeg om de atomen of moleculen bij elkaar te houden en smelt het materiaal.

De natuurkundigen van Penn gebruikten ultrakoude atomen om het smeltproces in een heel eenvoudig systeem te bestuderen. Ze creëerden een gas, hielden een ultrakoud atoom gevangen dat strontium- en ytterbiumatomen bevat die op hun plaats werden gehouden door lasers, en verwarmden het vervolgens om te kijken hoe het smolt.

Ze ontdekten dat het smeltproces in twee stappen plaatsvindt. Ten eerste beginnen de atomen steeds sneller rond te bewegen en vormen ze kleine clusters. Deze clusters worden vervolgens groter en groter totdat ze uiteindelijk samenvloeien en een vloeistof vormen.

De natuurkundigen ontdekten ook dat het smeltpunt van het gas veel lager was dan het smeltpunt van de vaste stof. Dit komt doordat de atomen in het gas niet zo dicht opeengepakt zitten als in de vaste stof, en dus niet zoveel energie nodig hebben om zich los te maken van hun buren.

Dit werk biedt nieuwe inzichten in het smeltproces en kan wetenschappers helpen nieuwe manieren te ontwikkelen om het smeltpunt van materialen te beheersen. Dit zou belangrijke toepassingen kunnen hebben op verschillende gebieden, zoals materiaalkunde, techniek en farmacie.