Екстремальна фізика “надкритичних” матерій може бути напрочуд простою
Під впливом великої кількості тепла та тиску речовина переходить у “надкритичний стан”, де різниця між рідиною та газом практично зникає. Нові дослідження показують, що речовина в цьому екстремальному надкритичному стані менш складна, ніж вчені вважали раніше.
Насправді в надкритичних матеріалах існують стани, подібні до рідини та газу, і точка перелому між ними напрочуд однакова в усій матерії. Це може означати, що існують універсальні правила, які регулюють ці стани для різних типів матеріалів.
Заявлена універсальність надкритичної матерії відкриває шлях до нової фізично прозорої картини матерії в екстремальних умовах. Це захоплювальна перспектива з точки зору фундаментальної фізики, а також розуміння та прогнозування надкритичних властивостей в екологічних програмах, астрономії та інших областях,
– пояснює у заяві співавтор дослідження Костя Траченко, фізик з Лондонського університету королеви Мері.
Застосування надкритичних рідин
Надкритичні рідини вже використовуються в багатьох галузях промисловості різними способами. Оскільки вони поєднують властивості рідин і газів, їх можна використовувати в низці хімічних реакцій і процесів, таких як очищення небезпечних відходів, видобуток нафти та промислове охолодження. Вони також присутні в природі в атмосферах газових гігантів, таких як Юпітер і Сатурн.
Однак зрозуміти властивості речовини в надкритичному стані було нелегко. Коли межі між твердою речовиною, рідиною та газом розмиті, які особливості матерії можуть пояснити її найважливіші властивості?
Наукові співробітники зосередилися на двох конкретних параметрах:
- тепломісткості, або наскільки добре матеріал поглинає тепло,
- та довжині, на якій хвиля поширюватиметься через матеріал.
Універсальні правила
Дослідники виявили, що коли ці два параметри порівнюють один з одним, виникає певна точка інверсії, в якій властивості надкритичного матеріалу змінюються від більш схожих на рідину до більш схожих на газ.
Ще ж і надто, ця точка інверсії була дуже схожою в усіх надкритичних системах, які вивчали дослідники. До них належали надкритична вода, вуглекислий газ, азот, свинець і аргон – різноманітна група речовин, починаючи від металевих елементів і закінчуючи благородними газами.
Вчені зазначають, що це захоплювальне з точки зору фундаментальної науки, тому що це викликає нові питання про те, чи можна пояснити точку інверсії наявними теоріями про переходи між різними фазами матерії, чи знадобиться якесь нове пояснення.
