Des physiciens ont confirmé expérimentalement une nouvelle loi fondamentale pour les liquides

Des physiciens ont utilisé le spectromètre à neutrons Pelican de l'Organisation australienne des sciences et technologies atomiques

(ANSTO) pour mesurer la densité des phononsétats de plusieurs systèmes liquides, notamment l’eau, les métaux liquides et les liquides polymères. Des expériences ont confirmé la dépendance linéaire de la densité des états de phonons sur la fréquence dans la région des basses énergies. 

Cette relation a été prédite dansla loi universelle de la densité des états de phonons d'un liquide, formulée par Alessio Zaccone et Mateo Baglioli en 2021. La théorie mathématique offrait une solution au problème de l'obtention de la distribution d'états d'énergie complexes pour les liquides.

Loi universelle. Source: Journal des lettres de chimie physique

L'une des grandeurs les plus importantes en physique estdistribution des fréquences ou de l'énergie des ondes se propageant dans la matière. Ceci est particulièrement important car c'est le point de départ pour calculer et comprendre certaines des propriétés fondamentales de la matière, telles que la capacité thermique spécifique et la conductivité thermique, ainsi que l'interaction de la lumière et de la matière », a déclaré le professeur Zaccone à propos de sa découverte.

Comme le notent les scientifiques, la difficulté de construire une théorie permettant de prédire la densité des états de phonons des corps liquides était l'instabilité : les atomes diffusent activement, mais le liquide lui-même peut s'écouler.

"Les atomes dans un liquide sont toujours fortementinteragissent les uns avec les autres, mais pas de la même manière que dans un corps solide. Les relations ne sont pas "harmoniques", les atomes ne retrouveront pas la même configuration après une interaction. Les atomes continueront à se diffuser rapidement et à glisser les uns sur les autres », explique Caleb Stamper, co-auteur de l'étude.

Comme le notent les chercheurs, la nouvelle loi universelle a la même signification pour la physique des liquides que la loi de capacité calorifique de Debye, formulée en 1912, jouée pour l'étude des solides.

Image de couverture : ANSTO

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