Fysikere har eksperimentelt bekreftet en ny grunnleggende lov for væsker

Fysikere brukte Pelican nøytronspektrometer ved Australian Atomic Science and Technology Organization

(ANSTO) for måling av fonontetthettilstander til flere væskesystemer, inkludert vann, flytende metall og polymervæsker. Eksperimenter har bekreftet den lineære avhengigheten av tettheten til fonontilstander på frekvens i lavenergiregionen.

Dette forholdet har blitt spådd iden universelle loven om tettheten av fonontilstander til en væske, formulert av Alessio Zaccone og Mateo Baglioli i 2021. Matematisk teori tilbød en løsning på problemet med å oppnå fordelingen av komplekse energitilstander for væsker.

Universell lov. Kilde: Journal of Physical Chemistry Letters

En av de viktigste størrelsene i fysikk erfordeling av frekvenser eller energi til bølger som forplanter seg i materie. Dette er spesielt viktig ettersom det er utgangspunktet for å beregne og forstå noen av de grunnleggende egenskapene til materie, som spesifikk varmekapasitet og termisk ledningsevne, samt samspillet mellom lys og materie, sa professor Zaccone om oppdagelsen.

Som forskere bemerker, var vanskeligheten med å konstruere en teori for å forutsi tettheten av fonontilstander til flytende legemer ustabilitet: atomer diffunderer aktivt, men selve væsken kan flyte. 

"Atomer i en væske er alltid sterkesamhandle med hverandre, men ikke på samme måte som i en solid kropp. Relasjonene er ikke "harmoniske", atomene vil ikke bli gjenopprettet til samme konfigurasjon etter en interaksjon. Atomene vil fortsette å raskt diffundere og gli forbi hverandre, sier Caleb Stamper, medforfatter av studien.

Som forskerne bemerker, har den nye universelle loven samme betydning for væskens fysikk som Debyes lov om varmekapasitet, formulert i 1912, spilte for studiet av faste stoffer.

Forsidebilde: ANSTO

Les mer:

Etter ti års arbeid stilte forskere spørsmål ved standardmodellen for fysikk

MIT lager en stasjonær varmemotor som utkonkurrerer turbiner

Startup har laget bittesmå roboter som fungerer i den menneskelige hjernen