Физик решил столетнюю проблему: он научился предсказывать точку плавления любого вещества

Давняя проблема физики решена профессором Костей Траченко из Школы физических и химических наук Лондонского университета Королевы Марии. Его исследование раскрывает универсальную теорию предсказания температуры плавления — фундаментального свойства, над разгадкой которого ученые работали более века.
Физик решил столетнюю проблему: он научился предсказывать точку плавления любого вещества
Процесс плавления льда. Unsplash
Несмотря на сложные различные свойства твердых тел оказалось, что точка плавления всегда лежит на простой кривой — на параболе, оказалось, что плавление — универсально для любых веществ, будь то вода, железо или золото. Плавление зависит только от фундаментальных констант, таких как постоянная Планка.

Давняя проблема физики решена профессором Костей Траченко из Школы физических и химических наук Лондонского университета Королевы Марии. Его исследование, раскрывает универсальную теорию предсказания температуры плавления — фундаментального свойства, над описанием которого ученые работали более века.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

На протяжении десятилетий наше понимание трех основных состояний материи — твердого, жидкого и газообразного — основывалось на фазовых диаграммах температура-давление. На этих диаграммах показаны условия, при которых существует каждое состояние, с четкими линиями разделяющими фазы. Вот только одной важной линии — линии плавления, обозначающей переход между твердым телом и жидкостью, не хватало этому универсальному описанию.

Теория профессора Траченко устраняет этот пробел. Разработав новую концепцию, включающую последние достижения в теории жидкости, он демонстрирует, что простое параболическое уравнение может описывать линии плавления любого вещества. Это не только дает практический инструмент для прогнозирования температур плавления, но и демонстрирует удивительную универсальность для разных типов материалов.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Универсальность фундаментальных констант

(a) Экспериментальные линии плавления (ЛП) для Ar (аргон), He (гелий), H2 (водород) и H2O (вода), In (индий) и Fe (железа) (b) Те же ЛП в диапазоне низких давлений и низких температур (кружки). Линии показывают приближение к уравнению профессора Траченко.
(a) Экспериментальные линии плавления (ЛП) для Ar (аргон), He (гелий), H2 (водород) и H2O (вода), In (индий) и Fe (железа) (b) Те же ЛП в диапазоне низких давлений и низких температур (кружки). Линии показывают приближение к уравнению профессора Траченко.
Physical Review E (2024). DOI: 10.1103/PhysRevE.109.034122
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Универсальность закона плавления обусловлена наблюдением, что параметры параболического уравнения определяются фундаментальными физическими константами, такими как постоянная Планка, масса и заряд электрона.

«Простота и универсальность этого результата особенно интересны», — объясняет профессор Траченко. «Это предполагает, что плавление, несмотря на его сложность, демонстрирует фундаментальное единство различных систем, от благородных газов до металлов».

Это открытие имеет важные последствия, выходящие за рамки теоретической физики. Точное предсказание температур плавления имеет решающее значение в материаловедении, причем его приложения варьируются от разработки лекарств до проектирования современных материалов и других областей, где важно прогнозировать фазовые диаграммы. Работа профессора Траченко открывает путь к более глубокому пониманию фазовых переходов и созданию новых материалов с заданными свойствами.