Fyzici experimentálně potvrdili nový základní zákon pro kapaliny

Fyzici použili neutronový spektrometr Pelican v Australian Atomic Science and Technology Organization

(ANSTO) pro měření hustoty fononůstavy několika kapalných systémů, včetně vody, tekutých kovů a polymerních kapalin. Experimenty potvrdily lineární závislost hustoty fononových stavů na frekvenci v nízkoenergetické oblasti.

Tento vztah byl předpovězen vuniverzální zákon hustoty fononových stavů kapaliny, který v roce 2021 formulovali Alessio Zaccone a Mateo Baglioli. Matematická teorie nabídla řešení problému získání rozložení komplexních energetických stavů pro kapaliny.

Univerzální zákon. Zdroj: Journal of Physical Chemistry Letters

Jednou z nejdůležitějších veličin ve fyzice jerozložení frekvencí nebo energie vln šířících se ve hmotě. To je obzvláště důležité, protože je to výchozí bod pro výpočet a pochopení některých základních vlastností hmoty, jako je měrná tepelná kapacita a tepelná vodivost a také interakce světla a hmoty,“ řekl o svém objevu profesor Zaccone.

Jak vědci poznamenávají, obtížnost konstrukce teorie k předpovědi hustoty fononových stavů kapalných těles spočívala v nestabilitě: atomy aktivně difundují, ale samotná kapalina může proudit. 

„Atomy v kapalině jsou vždy silnéinteragují spolu, ale ne stejným způsobem jako v pevném tělese. Vztahy nejsou "harmonické", atomy se po interakci neobnoví do stejné konfigurace. Atomy budou i nadále rychle difundovat a klouzat kolem sebe,“ říká Caleb Stamper, spoluautor studie.

Jak vědci poznamenávají, nový univerzální zákon má pro fyziku kapalin stejný význam jako Debyeův zákon tepelné kapacity, formulovaný v roce 1912, který hrál pro studium pevných látek.

Titulní obrázek: ANSTO

Přečtěte si více:

Po deseti letech práce vědci zpochybnili standardní model fyziky

MIT vytváří stacionární tepelný motor, který překonává turbíny

Startup vytvořil malé roboty, kteří pracují v lidském mozku