Решена 100-летняя физическая проблема — представлена работающая теория линий плавления
Исследование, опубликованное в журнале Physical Review E, раскрывает общую теорию предсказания температуры плавления — фундаментального свойства, понимание которого ставит учёных в тупик уже более столетия. Линии плавления, обозначающей переход между твердым телом и жидкостью, не хватало универсального описания. Теория профессора Траченко устраняет этот пробел. Разработав новую модель, включающую последние достижения в теории жидкостей, он демонстрирует, что простое параболическое уравнение может описывать линии плавления. Это не только предлагает практический инструмент для прогнозирования температур плавления, но и демонстрирует удивительную универсальность для разных типов материалов.
(а) Экспериментальные МС Ar, He, H2 и H2O. МС для In взяты из эмпирического EOS с экспериментальными параметрами. ML для Fe взят из ссылки. [81] показано на вставке из-за другого диапазона температур и до 60 ГПа, где существуют статические эксперименты.
(b) — одни и те же МС в области низких давлений и низких температур (кружки). Линии показывают соответствие уравнению. (19), как описано в тексте.
Фото: Physical Review E (2024). DOI:
Давняя проблема физики наконец была решена профессором Костей Траченко из Школы физических и химических наук Лондонского университета Королевы Марии. Его исследование, опубликованное в журнале Physical Review E, раскрывает общую теорию предсказания температуры плавления — фундаментального свойства, понимание которого ставит учёных в тупик уже более столетия.
На протяжении десятилетий наше понимание трёх основных состояний материи — твёрдых тел, жидкостей и газов — основывалось на фазовых диаграммах температура-давление. На этих диаграммах показаны условия, при которых существует каждое состояние, с четкими линиями, разделяющими их. Однако одной важной линии, линии плавления, обозначающей переход между твердым телом и жидкостью, не хватало универсального описания.
Теория профессора Траченко устраняет этот пробел. Разработав новую модель, включающую последние достижения в теории жидкостей, он демонстрирует, что простое параболическое уравнение может описывать линии плавления. Это не только предлагает практический инструмент для прогнозирования температур плавления, но и демонстрирует удивительную универсальность для разных типов материалов.
Эта универсальность 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 точек 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.
