科学家们发现，铜在极端热量下会逐渐熔化，而不是像之前计算机模型预测的那样瞬间坍塌。这一发现挑战了现有关于核聚变反应堆材料如何承受极端热负荷的理解。

这项研究发表在《自然通讯》杂志上，由美国能源部SLAC国家加速器实验室的研究人员领导，并与欧洲多所大学团队合作完成。

标准的材料测试通常采用“烹煮观察”法：研究人员用极端热量轰击样品，冷却后检查熔化的残留物。然而，这种方法只能留下一个金属熔池，无法观察到加热过程中逐步发生的物理变化。

为了解决这一问题，研究团队使用了SLAC的MeV-UED仪器。这种电子相机能够追踪原子运动，时间分辨率达到飞秒级别（即千万亿分之一秒）。

实验中，研究人员用激光加热一片薄铜膜，同时发射电子束对其成像。SLAC新闻稿称：“他们用激光热量轰击薄铜膜，然后发射电子束对样品加热过程进行成像。结果令他们惊讶。”

过去的计算机模型预测了完全不同的结果。模拟显示，当铜在快速加热时，会在约1,085摄氏度（1,985华氏度）开始从表面熔化。随着温度升高，侧面和边缘会继续熔化，而中心区域由于承受更高压力，其晶体结构会保持更久。当核心达到约1,424摄氏度（2,595.2华氏度）——约为正常熔点的1.25倍——剩余晶体结构就会突然崩溃成液体，这个点被称为铜的过热极限。

然而，实时图像显示，铜的晶体结构在高于预期温度时仍保持有序，熔化过程是渐进的，而非在过热极限瞬间崩溃。这一结果意味着，现有模型可能需要修正，以更准确地预测核聚变装置中材料在极端条件下的行为。