Fyysikot ovat kokeellisesti vahvistaneet nesteille uuden peruslain

Fyysikot käyttivät pelikaanineutronispektrometriä Australian Atomic Science and Technology Organizationissa

(ANSTO) fononitiheyden mittaamiseenuseiden nestejärjestelmien tilat, mukaan lukien vesi, nestemäiset metalli- ja polymeerinesteet. Kokeet ovat vahvistaneet fononitilojen tiheyden lineaarisen riippuvuuden taajuudesta matalan energian alueella.

Tämä suhde on ennustettu vuonnaAlessio Zacconen ja Mateo Bagliolin vuonna 2021 muotoilema yleinen nesteen fononitilojen tiheyden laki. Matemaattinen teoria tarjosi ratkaisun nesteiden monimutkaisten energiatilojen jakautumisen saamiseen.

Universaali laki. Lähde: Journal of Physical Chemistry Letters

Yksi fysiikan tärkeimmistä suureista onaineessa etenevien aaltojen taajuuksien tai energian jakautuminen. Tämä on erityisen tärkeää, koska se on lähtökohta joidenkin aineen perusominaisuuksien, kuten ominaislämpökapasiteetin ja lämmönjohtavuuden, sekä valon ja aineen vuorovaikutuksen laskemiselle ja ymmärtämiselle”, professori Zaccone sanoi löydöstään.

Kuten tiedemiehet huomauttavat, nestemäisten kappaleiden fononitilojen tiheyden ennustavan teorian rakentamisen vaikeus oli epävakaus: atomit diffuusoituvat aktiivisesti, mutta neste itse voi virrata. 

"Nesteessä olevat atomit ovat aina vahvojaovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, mutta eivät samalla tavalla kuin kiinteässä kehossa. Suhteet eivät ole "harmonisia", atomit eivät palaudu samaan konfiguraatioon vuorovaikutuksen jälkeen. Atomit jatkavat nopeaa diffundoitumista ja liukumista toistensa ohi", sanoo Caleb Stamper, tutkimuksen toinen kirjoittaja.

Kuten tutkijat huomauttavat, uudella universaalilla lailla on sama merkitys nesteiden fysiikassa kuin vuonna 1912 laaditulla Debyen lämpökapasiteetin lailla, jota soitettiin kiinteiden aineiden tutkimukselle.

Kansikuva: ANSTO

Lue lisää:

Kymmenen vuoden työn jälkeen tutkijat kyseenalaistivat fysiikan vakiomallin

MIT luo paikallaan pysyvän lämpömoottorin, joka ylittää turbiinit

Startup on luonut pieniä robotteja, jotka toimivat ihmisen aivoissa