Российские физики из Объединенного института высоких температур РАН при моделировании поведения цезия в экстремальных условиях обнаружили аномалию — плазма одного химического элемента демонстрирует две критические точки на линии фазового равновесия. Ранее подобное считалось невозможным для системы из атомов одного вещества.
Исследование, о котором сообщили в пресс-службе Минобрнауки, касается поведения вещества при температурах от 500 до 20 000 кельвинов и давлении от одного гектопаскаля до нескольких терапаскалей. В таких условиях привычное деление на твёрдое, жидкое и газообразное состояния теряет смысл: атомы сближаются настолько, что вещество многократно ионизируется и превращается в плотную плазму.
Ключевой момент, который привлёк внимание учёных, — речь идёт не о переходе обычного вещества в плазму, а о скачке между двумя фазами уже существующей плотной плазмы. Используя метод квантовой молекулярной динамики, исследователи обнаружили в цезии два промежуточных состояния системы атомов с почти одинаковым давлением, но кардинально разной электропроводностью. Иными словами, при внешне схожих условиях материал может быть как проводником, так и изолятором, пишет ТАСС.
«Результаты расширяют традиционные представления о поведении вещества, когда давление и температура становятся экстремальными. В таких условиях вещество представляет собой плотную многократно ионизованную плазму, которую сложно как воспроизвести в лаборатории, так и описать теоретически», — приводит слова аспиранта ОИВТ РАН Алексея Филаткина пресс-служба.
Отдельно авторы работы подчёркивают, что открытый переход не связан с известными процессами плавления или испарения и существует самостоятельно. Учёным удалось оценить положение двух критических точек — параметров, за пределами которых сосуществование двух фаз становится невозможным. Ранее в системе из атомов одного химического элемента ничего подобного не наблюдалось. Полученные данные важны для физики высоких плотностей энергии, включая интерпретацию процессов при воздействии мощных лазеров и пролёте быстрых тяжёлых ионов через вещество.
Ранее сообщалось о том, что ученые РАН создали сорбенты для извлечения редкоземельных элементов. В Цюрихе состоялось вручение Шнобелевской премии за самые нелепые открытия.