Fyzici experimentálne potvrdili nový základný zákon pre kvapaliny

Fyzici použili neutrónový spektrometer Pelican v Austrálskej organizácii pre atómovú vedu a technológiu

(ANSTO) na meranie hustoty fonónovstavy niekoľkých kvapalných systémov vrátane vody, kvapalných kovov a polymérnych kvapalín. Experimenty potvrdili lineárnu závislosť hustoty fonónových stavov od frekvencie v nízkoenergetickej oblasti.

Tento vzťah bol predpovedaný vuniverzálny zákon hustoty fonónových stavov kvapaliny, ktorý sformulovali Alessio Zaccone a Mateo Baglioli v roku 2021. Matematická teória ponúkla riešenie problému získania rozloženia komplexných energetických stavov pre kvapaliny.

Univerzálny zákon. Zdroj: Journal of Physical Chemistry Letters

Jednou z najdôležitejších veličín vo fyzike jerozloženie frekvencií alebo energie vĺn šíriacich sa v hmote. To je obzvlášť dôležité, pretože je to východiskový bod pre výpočet a pochopenie niektorých základných vlastností hmoty, ako je špecifická tepelná kapacita a tepelná vodivosť, ako aj interakcia svetla a hmoty,“ povedal o svojom objave profesor Zaccone.

Ako vedci poznamenávajú, problémom pri zostavovaní teórie na predpovedanie hustoty fonónových stavov kvapalných telies bola nestabilita: atómy aktívne difundujú, ale samotná kvapalina môže prúdiť. 

„Atómy v kvapaline sú vždy silnéinteragujú navzájom, ale nie rovnakým spôsobom ako v pevnom tele. Vzťahy nie sú „harmonické“, atómy sa po interakcii neobnovia do rovnakej konfigurácie. Atómy budú naďalej rýchlo difundovať a posúvať sa jeden po druhom,“ hovorí Caleb Stamper, spoluautor štúdie.

Ako poznamenávajú vedci, nový univerzálny zákon má pre fyziku kvapalín rovnaký význam ako Debyeov zákon tepelnej kapacity, formulovaný v roku 1912, ktorý hral pre štúdium pevných látok.

Titulný obrázok: ANSTO

Čítaj viac:

Po desiatich rokoch práce vedci spochybnili Štandardný model fyziky

MIT vytvára stacionárny tepelný motor, ktorý prekonáva turbíny

Startup vytvoril malých robotov, ktorí pracujú v ľudskom mozgu