តើ​យើង​នឹង​ធ្លាប់​ស្គាល់​ស្ថានភាព​ទាំងអស់​ឬ​ទេ? ជំនួសឱ្យបី, ប្រាំរយ

កាលពីឆ្នាំមុន ប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយបានផ្សព្វផ្សាយថា "ទម្រង់នៃបញ្ហាមួយបានលេចចេញឡើង" ដែលអាចត្រូវបានគេហៅថា superhard ឬឧទាហរណ៍ ងាយស្រួលជាង ទោះបីជាប៉ូឡូញតិច និង superhard ក៏ដោយ។ ចេញមកពីមន្ទីរពិសោធន៍របស់អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រនៅវិទ្យាស្ថានបច្ចេកវិទ្យា Massachusetts វាគឺជាប្រភេទនៃភាពផ្ទុយគ្នាដែលរួមបញ្ចូលគ្នានូវលក្ខណៈសម្បត្តិនៃសារធាតុរឹង និងវត្ថុរាវលើស - i.e. វត្ថុរាវដែលមាន viscosity សូន្យ។

ពីមុនអ្នករូបវិទ្យាបានទស្សន៍ទាយពីអត្ថិភាពនៃមនុស្សអស្ចារ្យ ប៉ុន្តែរហូតមកដល់ពេលនេះគ្មានអ្វីស្រដៀងគ្នានេះត្រូវបានគេរកឃើញនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍នោះទេ។ លទ្ធផល​នៃ​ការ​សិក្សា​ដោយ​អ្នក​វិទ្យាសាស្ត្រ​នៅ​វិទ្យាស្ថាន​បច្ចេកវិទ្យា Massachusetts ត្រូវ​បាន​ចុះ​ផ្សាយ​ក្នុង​ទស្សនាវដ្ដី Nature។

អ្នកដឹកនាំក្រុម Wolfgang Ketterle សាស្ត្រាចារ្យរូបវិទ្យានៅ MIT និងជាអ្នកឈ្នះរង្វាន់ណូបែលឆ្នាំ 2001 បានសរសេរថា "សារធាតុដែលរួមបញ្ចូលគ្នានូវភាពលើសលប់ និងលក្ខណៈសម្បត្តិរឹង ប្រឆាំងនឹងសុភវិនិច្ឆ័យ" ។

ដើម្បីឱ្យយល់អំពីទម្រង់ផ្ទុយគ្នានៃរូបធាតុនេះ ក្រុមការងាររបស់ Ketterle បានរៀបចំចលនានៃអាតូមនៅក្នុងស្ថានភាព supersolid ក្នុងទម្រង់ពិសេសមួយទៀតនៃរូបធាតុដែលហៅថា condensate Bose-Einstein (BEC) ។ Ketterle គឺជាអ្នករកឃើញម្នាក់នៃ BEC ដែលធ្វើឱ្យគាត់ទទួលបានរង្វាន់ណូបែលរូបវិទ្យា។

លោក Ketterle បានពន្យល់ថា "បញ្ហាប្រឈមគឺការបន្ថែមអ្វីមួយទៅក្នុង condensate ដែលនឹងធ្វើឱ្យវាវិវត្តទៅជាទម្រង់មួយនៅខាងក្រៅ 'អន្ទាក់អាតូមិក' និងទទួលបានលក្ខណៈនៃរឹង" ។

ក្រុមស្រាវជ្រាវបានប្រើកាំរស្មីឡាស៊ែរនៅក្នុងបន្ទប់បូមធូលីខ្ពស់ជ្រុល ដើម្បីគ្រប់គ្រងចលនារបស់អាតូមនៅក្នុង condensate ។ សំណុំ​ឡាស៊ែរ​ដើម​ត្រូវ​បាន​ប្រើ​ដើម្បី​បំប្លែង​អាតូម BEC ពាក់​កណ្តាល​ទៅ​ជា​ដំណាក់កាល​វិល​ជុំ​ផ្សេង​គ្នា​ឬ​ដំណាក់កាល​កង់ទិច។ ដូច្នេះ BECs ពីរប្រភេទត្រូវបានបង្កើតឡើង។ ការផ្ទេរអាតូមរវាង condensates ពីរដោយមានជំនួយពីកាំរស្មីឡាស៊ែរបន្ថែមបណ្តាលឱ្យមានការផ្លាស់ប្តូរវិល។

Ketterle បាននិយាយថា "ឡាស៊ែរបន្ថែមបានផ្តល់ឱ្យអាតូមជាមួយនឹងការជំរុញថាមពលបន្ថែមសម្រាប់ការភ្ជាប់គន្លងវិល" ។ សារធាតុលទ្ធផល យោងទៅតាមការព្យាករណ៍របស់អ្នករូបវិទ្យា គួរតែមានលក្ខណៈ "ខ្លាំង" ចាប់តាំងពី condensates ជាមួយអាតូមបញ្ចូលគ្នានៅក្នុងគន្លងវិលមួយនឹងត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយ "ម៉ូឌុលដង់ស៊ីតេ" ដោយឯកឯង។ ម្យ៉ាងវិញទៀត ដង់ស៊ីតេនៃរូបធាតុនឹងឈប់នៅថេរ។ ផ្ទុយទៅវិញ វានឹងមានលំនាំដំណាក់កាលស្រដៀងនឹងគ្រីស្តាល់រឹង។

ការស្រាវជ្រាវបន្ថែមទៅលើវត្ថុធាតុរឹងអាចនាំឱ្យការយល់ដឹងកាន់តែច្បាស់អំពីលក្ខណៈសម្បត្តិនៃវត្ថុរាវ និង superconductors ដែលនឹងមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការផ្ទេរថាមពលប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។ Superhards ក៏អាចជាគន្លឹះក្នុងការអភិវឌ្ឍន៍មេដែក និងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា superconducting កាន់តែប្រសើរផងដែរ។

មិនមែនជារដ្ឋនៃការប្រមូលផ្តុំទេ ប៉ុន្តែជាដំណាក់កាល

តើរដ្ឋ superhard ជាសារធាតុឬ? ចម្លើយដែលផ្តល់ដោយរូបវិទ្យាទំនើបគឺមិនសាមញ្ញទេ។ យើងចងចាំពីសាលាថាស្ថានភាពរូបវន្តនៃរូបធាតុគឺជាទម្រង់សំខាន់ដែលសារធាតុស្ថិតនៅ និងកំណត់លក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្តជាមូលដ្ឋានរបស់វា។ លក្ខណៈសម្បត្តិនៃសារធាតុត្រូវបានកំណត់ដោយការរៀបចំ និងឥរិយាបថនៃម៉ូលេគុលធាតុផ្សំរបស់វា។ ការបែងចែកប្រពៃណីនៃរដ្ឋនៃបញ្ហានៃសតវត្សទី XNUMX បែងចែករដ្ឋចំនួនបីដូចជា: រឹង (រឹង) រាវ (រាវ) និងឧស្ម័ន (ឧស្ម័ន) ។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ដំណាក់កាលនៃរូបធាតុហាក់ដូចជានិយមន័យត្រឹមត្រូវជាងនៃទម្រង់នៃអត្ថិភាពនៃរូបធាតុ។ លក្ខណៈសម្បត្តិនៃសាកសពនៅក្នុងរដ្ឋនីមួយៗអាស្រ័យលើការរៀបចំនៃម៉ូលេគុល (ឬអាតូម) ដែលសាកសពទាំងនេះត្រូវបានផ្សំឡើង។ តាមទស្សនៈនេះ ការបែងចែកចាស់ទៅជារដ្ឋនៃការប្រមូលផ្តុំគឺជាការពិតសម្រាប់តែសារធាតុមួយចំនួនប៉ុណ្ណោះ ចាប់តាំងពីការស្រាវជ្រាវវិទ្យាសាស្ត្របានបង្ហាញថាអ្វីដែលពីមុនត្រូវបានចាត់ទុកថាជារដ្ឋនៃការប្រមូលផ្តុំពិតជាអាចបែងចែកទៅជាដំណាក់កាលជាច្រើននៃសារធាតុដែលខុសគ្នានៅក្នុងធម្មជាតិ។ ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធភាគល្អិត។ មានសូម្បីតែស្ថានភាពនៅពេលដែលម៉ូលេគុលនៅក្នុងរាងកាយដូចគ្នាអាចត្រូវបានរៀបចំខុសគ្នាក្នុងពេលតែមួយ។

លើសពីនេះទៅទៀត វាបានប្រែក្លាយថា សភាពរឹង និងរាវ អាចត្រូវបានគេដឹងតាមវិធីផ្សេងៗគ្នា។ ចំនួនដំណាក់កាលនៃរូបធាតុនៅក្នុងប្រព័ន្ធ និងចំនួនអថេរដែលពឹងផ្អែកខ្លាំង (ឧទាហរណ៍ សម្ពាធ សីតុណ្ហភាព) ដែលអាចត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរដោយគ្មានការផ្លាស់ប្តូរគុណភាពនៅក្នុងប្រព័ន្ធត្រូវបានពិពណ៌នាដោយគោលការណ៍ដំណាក់កាល Gibbs ។

ការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុងដំណាក់កាលនៃសារធាតុមួយអាចតម្រូវឱ្យមានការផ្គត់ផ្គង់ឬការទទួលថាមពល - បន្ទាប់មកបរិមាណនៃថាមពលដែលហូរចេញនឹងសមាមាត្រទៅនឹងម៉ាស់នៃសារធាតុដែលផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាល។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលខ្លះកើតឡើងដោយមិនមានថាមពលបញ្ចូល ឬទិន្នផល។ យើងធ្វើការសន្និដ្ឋានអំពីការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលដោយផ្អែកលើការផ្លាស់ប្តូរជំហានក្នុងបរិមាណមួយចំនួនដែលពិពណ៌នាអំពីរាងកាយនេះ។

នៅក្នុងការចាត់ថ្នាក់យ៉ាងទូលំទូលាយបំផុតដែលបានចេញផ្សាយរហូតមកដល់បច្ចុប្បន្នមានរដ្ឋសរុបប្រហែលប្រាំរយ។ សារធាតុជាច្រើន ជាពិសេសសារធាតុដែលជាល្បាយនៃសមាសធាតុគីមីផ្សេងៗគ្នា អាចមានក្នុងពេលដំណាលគ្នាក្នុងដំណាក់កាលពីរ ឬច្រើន។

រូបវិទ្យាសម័យទំនើបជាធម្មតាទទួលយកដំណាក់កាលពីរ - រាវ និងរឹង ដោយដំណាក់កាលឧស្ម័នគឺជាករណីមួយនៃដំណាក់កាលរាវ។ ក្រោយមកទៀតរួមមានប្រភេទផ្សេងៗនៃប្លាស្មា ដំណាក់កាលនៃចរន្ត supercurrent ដែលបានរៀបរាប់រួចហើយ និងស្ថានភាពនៃរូបធាតុមួយចំនួនទៀត។ ដំណាក់កាលរឹងត្រូវបានតំណាងដោយទម្រង់គ្រីស្តាល់ផ្សេងៗ ក៏ដូចជាទម្រង់អាម៉ូហ្វ។

ភូគព្ភសាស្ត្រ

របាយការណ៍នៃ "រដ្ឋសរុប" ថ្មី ឬដំណាក់កាលពិបាកកំណត់នៃសម្ភារៈ គឺជាសារឡើងវិញនៃព័ត៌មានវិទ្យាសាស្ត្រក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ការចាត់តាំងរបកគំហើញថ្មីទៅកាន់ប្រភេទណាមួយមិនតែងតែងាយស្រួលនោះទេ។ សារធាតុ supersolid ដែលបានពិពណ៌នាពីមុនប្រហែលជាដំណាក់កាលរឹង ប៉ុន្តែប្រហែលជាអ្នករូបវិទ្យាមានមតិខុសគ្នា។ កាលពីប៉ុន្មានឆ្នាំមុននៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍នៃសាកលវិទ្យាល័យមួយ។

ជាឧទាហរណ៍ នៅរដ្ឋខូឡូរ៉ាដូ ដំណក់ទឹកមួយត្រូវបានបង្កើតឡើងពីភាគល្អិតនៃហ្គាលីញ៉ូម អាសេនីត - វត្ថុរាវ វត្ថុរឹង។ ក្នុងឆ្នាំ 2015 ក្រុមអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រអន្តរជាតិដែលដឹកនាំដោយអ្នកគីមីវិទ្យា Cosmas Prasides នៅសកលវិទ្យាល័យ Tohoku ក្នុងប្រទេសជប៉ុនបានប្រកាសពីការរកឃើញនូវស្ថានភាពថ្មីនៃសារធាតុដែលរួមបញ្ចូលគ្នានូវលក្ខណៈសម្បត្តិនៃអ៊ីសូឡង់ សារធាតុ superconductor លោហៈ និងមេដែក ដោយហៅវាថាលោហៈ Jahn-Teller ។

ក៏មានរដ្ឋសរុប "កូនកាត់" atypical ផងដែរ។ ឧទាហរណ៍ កញ្ចក់មិនមានរចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ទេ ដូច្នេះហើយជួនកាលត្រូវបានចាត់ថ្នាក់ជាវត្ថុរាវ "supercooled" ។ បន្ថែមទៀត - គ្រីស្តាល់រាវដែលប្រើនៅក្នុងការបង្ហាញមួយចំនួន; putty - វត្ថុធាតុ polymer ស៊ីលីកូន, ប្លាស្ទិច, យឺតឬសូម្បីតែផុយអាស្រ័យលើអត្រានៃការខូចទ្រង់ទ្រាយ; វត្ថុរាវដែលហូរដោយខ្លួនឯងស្អិតខ្លាំង (នៅពេលចាប់ផ្តើម ការហៀរនឹងបន្តរហូតដល់ការផ្គត់ផ្គង់អង្គធាតុរាវក្នុងកែវខាងលើអស់); Nitinol ដែលជាលោហៈធាតុអង្គចងចាំដែលមានរាងជានីកែល-ទីតានីញ៉ូម នឹងតម្រង់ចេញក្នុងខ្យល់ក្តៅ ឬរាវនៅពេលពត់។

ការចាត់ថ្នាក់កាន់តែស្មុគស្មាញ។ បច្ចេកវិទ្យាទំនើបលុបបំបាត់ព្រំដែនរវាងស្ថានភាពនៃរូបធាតុ។ ការរកឃើញថ្មីកំពុងត្រូវបានបង្កើតឡើង។ អ្នកឈ្នះរង្វាន់ណូបែលឆ្នាំ 2016 - David J. Thouless, F. Duncan, M. Haldane និង J. Michael Kosterlitz - បានភ្ជាប់ពិភពលោកពីរ៖ រូបធាតុ ដែលជាប្រធានបទនៃរូបវិទ្យា និង តូប៉ូឡូញ ដែលជាសាខានៃគណិតវិទ្យា។ ពួកគេបានដឹងថាមានការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលដែលមិនមែនជាប្រពៃណីដែលត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងពិការភាព topological និងដំណាក់កាលដែលមិនមែនជាប្រពៃណីនៃរូបធាតុ - ដំណាក់កាល topological ។ នេះបាននាំឱ្យមានការដួលរលំនៃការងារពិសោធន៍ និងទ្រឹស្តី។ ការ​ធ្លាក់​ព្រិល​នេះ​នៅ​តែ​ហូរ​ក្នុង​ល្បឿន​យ៉ាង​លឿន​។

មនុស្សមួយចំនួនកំពុងមើលឃើញម្តងទៀតនូវសម្ភារៈ XNUMXD ជាស្ថានភាពថ្មីតែមួយគត់នៃបញ្ហា។ យើងបានស្គាល់ប្រភេទនៃ nanonetwork នេះ - phosphate, stanene, borophene ឬទីបំផុត graphene ពេញនិយម - អស់រយៈពេលជាច្រើនឆ្នាំ។ អ្នកឈ្នះរង្វាន់ណូបែលដែលបានរៀបរាប់ខាងលើបានចូលរួមជាពិសេសនៅក្នុងការវិភាគ topological នៃសម្ភារៈស្រទាប់តែមួយទាំងនេះ។

វិទ្យាសាស្ត្រ​សម័យ​បុរាណ​នៃ​ស្ថានភាព​នៃ​រូបធាតុ និង​ដំណាក់កាល​នៃ​រូបធាតុ​ហាក់ដូចជា​មាន​ភាព​វែងឆ្ងាយ​។ លើសពីអ្វីដែលយើងនៅតែចងចាំពីមេរៀនរូបវិទ្យា។