Rudolf Cole
0 
4621
300
Nowy rodzaj materii może być jednocześnie stały i ciekły.
W tym stanie stopienia łańcucha, stopione i stałe warstwy przeplatają się na poziomie atomowym. Niedawno, korzystając z symulacji komputerowych, naukowcy doprowadzili wirtualny potas do stanu stopienia łańcucha, wystawiając metal na działanie ekstremalnych temperatur i ciśnień - poinformowali naukowcy w nowym badaniu..
Co więcej, ten podwójny stan utrzymywał się nawet po dramatycznych zmianach warunków eksperymentów w ramach symulacji. Dowody te pokazały również, że stan stopienia łańcucha jest stabilnym rodzajem materii, a nie tylko przejściem między ciałem stałym a cieczą. [18 największych nierozwiązanych tajemnic w fizyce]
Eksperymenty te przeprowadzono na poziomie atomowym w środowisku wirtualnym, ale jak by to było trzymać przedmiot w tym szczególnym stanie?
„Wyglądałoby i wydawałoby się, że ciało stałe, więc można by je podnieść, a potem jest w nim płynna część, która mogłaby wyciekać” - współautor badania Andreas Hermann, czytelnik fizyki obliczeniowej na Wydziale Fizyki Uniwersytetu w Edynburgu i astronomii w Szkocji, powiedział .
„Ale kiedy ciecz zniknie z materiału, część stałej części stopi się, aby ją uzupełnić” - powiedział Hermann.
Naukowcy wykazali już we wcześniejszych badaniach, że potas, wysoce reaktywny metal, jest trochę dziwny. Pokazali, że pod wysokim ciśnieniem potas tworzy niezwykłą strukturę krystaliczną dwóch różnych, splecionych sieci przestrzennych, „przechodząc od bardzo prostego układu atomowego do czegoś bardzo skomplikowanego” - powiedział Hermann.
W ramach nowych badań naukowcy przeprowadzili symulacje, w których potas był poddawany działaniu wysokich temperatur, a nie tylko wysokiego ciśnienia. Włączenie uczenia maszynowego do symulacji znacznie zwiększyło liczbę atomów - w tym przypadku 20 000 naraz - które autorzy badania mogli przetestować.
W nowych symulacjach, kiedy wszystko się nagrzewało, potas zrobił coś bardzo dziwnego. Po tym, jak atomy utworzyły splecioną strukturę sieciową, atomy w jednej sieci były silnie połączone, utrzymując stan stały. Jednak sygnał z drugiej sieci zniknął, wskazując na zaburzenia w atomach - zauważyli autorzy badania.
Innymi słowy, atomy te stały się ciekłe, podczas gdy ich bezpośredni atomowi sąsiedzi pozostali w stanie stałym, tworząc stan, który nie jest ani naprawdę stały, ani ciekły, ale jest mieszaniną obu, „połączonych ze sobą na poziomie atomowym” - powiedział Hermann..
Według Hermanna, gdy próbki potasu osiągnęły ten podwójny stan, pozostawały jako częściowo ciekłe i częściowo stałe, nawet po podniesieniu temperatury o setki stopni..
Inne badania wykazały, że potas nie jest jedynym pierwiastkiem, który tworzy dwie splecione sieci atomów pod intensywnym ciśnieniem, a te pierwiastki - „sąsiedzi potasu i gdzie indziej w układzie okresowym” - mogą być również zdolne do uzyskania częściowo płynnej i - powiedział Hermann.
System uczenia maszynowego opracowany przez autorów badania do badania potasu może być również używany z innymi substancjami, aby zdekodować, jak ekstremalne warunki wpływają na nie na poziomie atomowym.
„To dowód zasady: technika tania obliczeniowo, która może opisywać materiały w szerokim zakresie ciśnień i temperatur, w tym w niektórych bardzo egzotycznych stanach, takich jak ten, o którym pisaliśmy w tym artykule” - powiedział Hermann. „To nasz cel, aby przejść do innych materiałów, w których możemy odpowiedzieć na różne pytania związane z materiałoznawstwem”.
Odkrycia zostaną opublikowane online w następnym numerze czasopisma Proceedings of the National Academies of Science.
- Tajemnicza fizyka 7 rzeczy codziennych
- Zdjęcie: Wewnątrz najlepszych laboratoriów fizycznych na świecie
- Twisted Physics: 7 oszałamiających wniosków
Pierwotnie opublikowano w dniu .