О чудо - вещество может пребывать и в жидко-твёрдом состоянии

Ученые обнаружили, что вещество может пребывать и в жидко-твёрдом состоянии

Все мы со школьной скамьи помним, что у вещества есть только три состояния – твердое, жидкое и газообразное. Уже в более зрелом возрасте мы узнаём о плазме и с облегчением вздыхаем, понимая, что это, наверное, всё. Так как представить ещё что-то действительно сложно. Однако учёные, которые вечно что-то ищут, не дают нам расслабиться. С помощью искусственного интеллекта они обнаружили, что вещество может пребывать и в жидко-твёрдом состоянии. Это важнейшее открытие, которое, возможно, позволит понять, что происходит внутри звёзд и планет.

Исследователи из Эдинбургского университета установили, что при крайне высоком давлении металлический калий начинает вести себя очень странно. В обычном состоянии это ничем не примечательный химический элемент. Ну, если не считать того, что он взрывается, если его ненароком намочить. Однако в сухом калии атомы выстроены в упорядоченные ряды, неплохо проводящие тепло и электричество. Учёные долгое время обходили этот металл стороной, считая его не способным на какие-либо подвиги во имя науки, однако около десяти лет некоторые из них решили подвергнуть экстремально высокому давлению очень близкий к нему по свойствам натрий.

Когда этот показатель достиг 20000 атмосфер, натрий перестал блестеть, став прозрачным, и превратился из проводника электричества в изолятор. Рентгеновские снимки показали, что изменилась и кристаллическая структура – из простой в сложную. Калий – это такой же щелочной металл, но находится чуть ниже в периодической таблице. По этой причине учёные посчитали, что было бы разумно испытать экстремально высоким давлением и его. Эта идея оказалась удачной. Упорядоченные ряды атомов калия перестроились в многократно более сложную структуру.

Они образовали пять трубок в форме буквы “X”, поразительно напоминая “пятерку” игральной кости. Между внешними трубками расположились ещё четыре цепочки атомов. Исследователи описывают эту систему как две слабо связанные подрешётки, в которой атомы, находящиеся в трубках, являются “хозяйскими”, а те, что в цепочках, “гостевыми”. Когда исследователи нагрели находящийся под высоким давлением калий, всё стало ещё более загадочным и труднообъяснимым. Рентген показал, что цепочки исчезли. Пытаясь выяснить, куда они могли пропасть, учёные задействовали компьютерную симуляцию.

Вещество в жидко-твердом состоянии
Вещество в жидко-твердом состоянии

Нейронная сеть была “обучена” с помощью небольших групп атомов калия. Когда искусственный интеллект в достаточной степени понял квантовую механику процесса, он экстраполировал полученное представление на 20000 атомов щелочного металла. Давайте здесь на секунду остановимся и попытаемся переварить только что полученную информацию. Искусственный интеллект находится на стадии развития, когда обучает сам себя квантовой механике. Неплохо, не правда ли? Вам сейчас как? Радостно или уже немного страшно?

Вернёмся, однако, к калию. Когда симуляция начала просчитывать поведение его атомов при давлении в 20000-40000 атмосфер и температуре от 400 до 800 кельвинов, она увидела, что цепочки, находящиеся между трубками, превратились в жидкость, в то время как сами трубки остались твердыми. Это значило, что калий находился в двух состояниях сразу. Исследователи описали это крайне живописно. Видимо, художественное воображение этим людям совсем не чуждо. Итак, представьте, что вы выжимаете из губки воду. Получилось? А теперь вообразите, что губка тоже состоит из воды. Учёные назвали это новое состояние вещества “фазой расплавленных цепочек”.

В этот момент скептики могут задать свой коронный вопрос: “Ну и что?”. Где это у нас калий находится в таких условиях? В том-то и дело, что именно в этом состоянии он может пребывать в земной мантии, несмотря на то, что благодаря своему взрывному нраву редко встречается в чистом виде. Кроме того, ИИ, использованный для симуляции, может просчитать поведение других элементов в экстремальных условиях. Скажем прямо, Земля – это довольно мирное и спокойное местечко, однако во Вселенной огромная температура и запредельное давление являются нормой. Вещество, находящееся внутри звёзд и планет, способно пребывать в состояниях, которые мы и представить себе не можем. И благодаря искусственному интеллекту мы можем заглянуть вовнутрь, узнать, что творится там, под поверхностью.

Text.ru - 100.00%

Поделиться ссылкой:

А Вы смотрели:  Джотто - забытые герои прошлого
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector