У плазмы нашли еще одну фазу
Исследователи из Объединенного института высоких температур РАН выявили признаки ранее не зарегистрированного фазового перехода в плазме цезия. По данным моделирования, при экстремальных температурах и давлениях вещество может переключаться между двумя состояниями, обладающими почти одинаковым давлением, но значительно различающейся электропроводностью. Об этом информирует Минобрнауки.
Ученые исследовали поведение цезия при температурах от 500 до 20 000 К и давлениях от примерно одного гектопаскаля до нескольких терапаскалей. В таких обстоятельствах традиционное разделение вещества на твердое, жидкое и газообразное состояния становится недостаточным: атомы находятся слишком близко друг к другу, а вещество подвергается многократной ионизации, превращаясь в плотную плазму.
При этом обнаруженный эффект не связан с обычным переходом вещества в плазменное состояние. Речь идет о трансформации уже существующей плотной плазмы из одной фазы в другую. Согласно расчетам, при сжатии цезия могут возникать два промежуточных состояния с почти одинаковым давлением, но существенно различающимися электрическими характеристиками.
Эффект был обнаружен с помощью квантовой молекулярной динамики — вычислительного подхода, позволяющего моделировать движение и взаимодействие частиц с учетом квантовых эффектов. Расчеты продемонстрировали, что выявленный переход не может быть объяснен привычными процессами плавления или испарения. Он происходит непосредственно в области многократной ионизации и, по мнению исследователей, представляет собой отдельное фазовое превращение плотной плазмы.
Еще одним необычным результатом стало наличие двух предполагаемых критических точек на линии фазового равновесия. Критическая точка обозначает условия температуры и давления, при которых граница между двумя фазами исчезает, и они не могут существовать одновременно.
Как утверждают авторы исследования, ранее для системы, состоящей из атомов водного химического элемента, две критические точки на одной линии фазового равновесия не наблюдались. Если результат будет подтвержден последующими исследованиями, он может расширить понимание о поведении плотной плазмы и фазовых переходах в экстремальных условиях.
Полученные результаты представляют значительный интерес для физики высоких плотностей энергии. Подобные состояния вещества возникают при воздействии мощного лазерного излучения, прохождении быстрых тяжелых ионов через материал, а также в ряде астрофизических объектов.
Дальнейшие исследования эффекта могут способствовать более точному моделированию свойств вещества при температурах и давлениях, которые крайне сложно поддерживать в лабораторных условиях. В перспективе такие модели могут быть использованы для объяснения необычных свойств вещества в экстремальных условиях, включая те, что возникают внутри астрофизических объектов.
Источники:ТАСС0РоссияНаука51 минуту назад
Источник