Đột phá dự đoán điểm nóng chảy: giải bài toán tồn tại trăm năm
Một vấn đề tồn tại đã lâu trong vật lý cuối cùng đã được giáo sư Kostya Trachenko của trường các khoa học Vật lý và hóa học London của ĐH Queen Mary, hóa giải.
Nghiên cứu của ông, được xuất bản trên tạp chí Physical Review E 1, khám phá một lý thuyết chung cho dự đoán các điểm nóng chảy, một đặc tính cơ bản nhưng khiến các nhà khoa học bối rối trong hơn một thế kỷ.
Trong nhiều thập kỷ, hiểu biết của chúng ta về những trạng thái cơ bản của vật chất – rắn, lỏng, khí – phụ thuộc vào các sơ đồ pha nhiệt độ – áp suất. Các sơ đồ này mô tả các điều kiện chi phối mỗi trạng thái, với những đường phân biệt ngăn cách chúng. Tuy nhiên, một đường phân biệt, đường nóng chảy – tạo ra sự chuyển pha giữa rắn và lỏng – còn thiếu một miêu tả phổ quát.
Lý thuyết của giáo sưTrachenko đã bắc cầu qua khoảng trống này. Bằng việc phát triển một khung lý thuyết mới tích hợp những tiên tiến hiện nay ở trong lý thuyết chất lỏng, ông đã chứng tỏ là một phương trình parabol đơn giản có thể miêu tả được những đường nóng chảy. Nó không chỉ đề xuất một công cụ thực hành để có thể dự đoán các điểm nóng chảy mà còn cho thấy một sự phổ quát đầy ngạc nhiên giữa những vật chất khác nhau.
Sở dĩ giáo sư Trachenko rút ra được cái phổ quát này là nhờ quá trình quan sát các tham số trong phương trình parabol bị các hằng số vât lý cơ bản như hằng số Planck, khối lượng và điện tích electron chi phối.
“Tính đơn giản và phổ quát của kết quả này khiến tôi cảm thấy vô cùng thú vị”, giáo sư Trachenko giải thích. “Nó cho thấy sự nóng chảy, bất chấp sự phức tạp của nó, lại thể hiện một sự đồng nhất cơ bản khắp các hệ khác nhau, từ khí hiếm đến kim loại”.
Khám phá này có những gợi ý đáng chú ý nằm ngoài vật lý lý thuyết. Dự đoán chính các các điểm nóng chảy là điều cốt yếu của khoa học vật liệu, với những ứng dụng trải rộng từ phát triển thuốc đến thiết kế các vật liệu tiên tiến và những lĩnh vực nơi dự đoán các bản đồ pha đóng vai trò quan trọng. Công trình của giáo sư Trachenko đã tiến thêm một bước trên con đường giúp ta hiểu sâu sắc hơn những chuyển pha và sự sáng tạo ra những vật liệu mới có các đặc tính được thiết kế riêng.
Bội Linh tổng hợp
Nguồn: https://phys.org/news/2024-03-breakthrough-year-physics-problem.html
————————————-
1.https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.109.034122
