Материя, находящаяся в неизвестном ранее состоянии, может быть твердой и жидкой одновременно

Калий

В окружающем нас мире материя может находиться в самых различных состояниях. Большинству из людей известны лишь три основных состояния материи — твердое тело, жидкость и газ. Но недавно ученые обнаружили, что при определенных условиях материя может находиться в экзотическом состоянии, в котором она является твердой и жидкой одновременно. В качестве экстремальных условий в экспериментах ученые использовали чрезвычайно высокие давление и температуру, а в качестве образца материи, которая перешла в «двойственное» состояние, выступал кусочек металлического калия.

«Материя в этом состоянии походит на губку, полости которой заполнены водой. Кроме этого, тело самой губки также состоит из воды, находящейся в другом агрегатном состоянии» — пишет Андреас Герман (Andreas Hermann), ученый-физик из Эдинбургского университета.

Калий является довольно простым элементом, он имеет четкую базовую кристаллическую структуру, когда этот материал находится в твердой форме. Но когда этот материал попадает под воздействие чрезвычайных условий, с ним происходят достаточно странные превращения. В условиях высокого давления атомы калия реорганизуются и структура кристаллической решетки усложняется. Ячейка решетки приобретает квадратную форму, с четырьмя атомами калия по углам и одним по центру квадрата. Четыре атома, находящиеся в углах, связаны друг с другом при помощи четырех связей.

Структура кристаллической решетки калия

Когда температура калия, уже находящегося под воздействием высокого давления, начинает подниматься и доходит до некоторого значения, связи, удерживающие кристаллическую решетку, исчезают. Но атомы калия, по-прежнему, продолжают «держать строй», прежде чем кануть в пучину хаоса жидкого состояния. Пытаясь выяснить, почему все это происходит, ученые использовали сложнейшие модели, описывающие поведение 20 тысяч атомов калия при чрезвычайных условиях.

Когда давление достигло значения от 2 до 4 Гигапаскалей, атомы калия сформировали кристаллическую решетку, тип которой был описан чуть выше. Химические связи между атомами, при этом, достаточно сильны и материал продолжает оставаться твердым телом до повышения температуры до 800 Кельвинов. Но потом химические связи начинают «таять» и материал постепенно переходит в хаотическое жидкое состояние, проходя через промежуточное твердо-жидкое состояние.

Дальнейшие расчеты показали, что в таком твердо-жидком состоянии могут существовать и другие материалы, такие, как натрий и висмут. А в ближайшем времени ученые постараются определить основные физические и химические свойства материала, находящегося в новом состоянии, которые могут оказаться очень полезными для реализации новых технологий из области прикладной химии, физики и т.п.

Share Button

Материалы по теме:

Ученые установили новое значение верхнего предела массы нейтрино
Международная группа исследователей при помощи нового высокочувствительного спектрометра нашла новое значение верхнего предела массы неуловимых частиц нейтрино. До недавнего времени считалось, что частицы нейтрино ...
Охота за сверхлегкими частицами темной материи выходит на качественно новый уровень
Охота на крошечные почти невесомые частицы, называемые аксионами, которые, согласно теории, могут являться частицами темной материи, гравитация которой удерживает галактики и скопления галактик, вышла ...
Крошечный «коллайдер» позволил ученым получить доказательства существования экзотических квазичастиц-энионов
Группа исследователей из университета Сорбонны, CNRS и Ecole Normale Superieure, Франция, создала крошечный специализированный "микроколлайдер", настолько малый, что за процессами, происходящими внутри него, можно ...
Ученым впервые удалось поместить в единое квантовое состояние «облако» из тысяч молекул
Современные квантовые технологии уже достигли достаточно высокого уровня, но большинство из них построено на базе использования различных субатомных частиц или фотонов света, в меньшей ...
Японский подземный детектор присоединяется к глобальной «охоте» на гравитационные волны
Четвертый детектор гравитационных волн, расположенный в Префектуре Гифу, Япония, с декабря этого года присоединится к глобальному поиску высокоэнергетических событий и явлений, которые вызывают искажения ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика