Nova vrsta snovi je lahko hkrati trdna in tekoča.
V tem verižno staljenem stanju se na atomski ravni prepletajo staljeni in trdni sloji. Pred kratkim so raziskovalci z uporabo računalniških simulacij navidezni kalij postavili v verižno staljeno stanje, tako da so kovino izpostavili ekstremnim temperaturam in tlakom, so znanstveniki poročali v novi raziskavi.
Še več, to dvojno stanje se je obdržalo tudi skozi dramatične spremembe pogojev eksperimentov v simulaciji. Ti dokazi so tudi pokazali, da je verižno staljeno stanje stabilna vrsta snovi in ne zgolj prehod med trdno in tekočo.
Ti poskusi so bili izvedeni na atomski ravni v virtualnem okolju, toda kaj bi lahko bilo držati predmet v tem posebnem stanju?
"Videti bi bilo, da bi bilo videti trdno, zato bi ga lahko pobrali, potem pa je v njem tekoč del, ki bi lahko iztekel," je soavtor študije Andreas Hermann, bralec računalniške fizike na Fakulteti za fiziko Univerze v Edinburghu in Live Astronomy na Škotskem, je povedal Live Science.
"Toda ko se tekočina izgubi iz materiala, bi se del trdnega dela stopil, da bi ga napolnil," je dejal Hermann.
Raziskovalci so že v prejšnji študiji dokazali, da je kalij, zelo reaktivna kovina, nekoliko čuden. Pokazali so, da pod visokim pritiskom kalij tvori nenavadno kristalno strukturo dveh različnih, prepletenih rešetk, "ki segajo od zelo preproste atomske ureditve do nekaj zelo zapletenega," je dejal Hermann.
Za novo študijo so znanstveniki izvedli simulacije, ki so poleg visokega tlaka podvrgle tudi visoke temperature. Vključitev strojnega učenja v simulacije je močno povečala število atomov - v tem primeru 20.000 -, ki bi jih lahko preizkusili avtorji študije.
V novih simulacijah je kalij, ko so se stvari segrevale, naredil nekaj zelo čudnega. Potem ko so njeni atomi tvorili prepleteno rešetkano strukturo, so bili atomi v eni rešetki močno povezani, tako da so ohranjali trdno stanje. Toda signal z druge rešetke je izginil, kar kaže na motnjo v atomih, ugotavljajo avtorji študije.
Z drugimi besedami, ti atomi so postali tekoči, medtem ko so njihovi neposredni atomski sosedi ostali trdni, kar je ustvarilo stanje, ki ni niti trdno niti tekoče, ampak je mešanica obeh, "medsebojno povezanih na atomski ravni", je dejal Hermann.
Ko so kalijski vzorci dosegli to dvojno stanje, so ostali delno tekoči in delno trdni, tudi po tem, ko je bila vročina povišana za sto stopinj, pravi Hermann.
Druge študije so pokazale, da kalij ni edini element, ki razvije intenzivno dve prepleteni rešetki atomov pod intenzivnim pritiskom in ti elementi - "sosedje kalija in drugje v periodični tabeli" - so lahko tudi sposobni doseči delno tekočino in delno trdno stanje, je dejal Hermann.
Sistem strojnega učenja, ki so ga avtorji študije razvili za preučevanje kalija, se lahko uporablja tudi z drugimi snovmi, da bi razkril, kako ekstremni pogoji na njih vplivajo na atomsko raven.
"To je dokaz načela: računsko poceni tehnika, ki lahko opisuje materiale v različnih razponih pritiskov in temperatur, vključno z nekaterimi zelo eksotičnimi stanji, kot je tisto, o katerem smo pisali v tem prispevku," je dejal Hermann. "To je naš cilj, da preidemo na druge materiale, kjer lahko odgovorimo na različna vprašanja v zvezi z materiali in znanostjo."
Ugotovitve bodo objavljene na spletu v prihodnji številki revije Proceedings of the National Academy of Science.
