Дослідники експериментально довели нещодавно сформульований універсальний закон щільності фононних станів рідини. Робота вчених опублікована в Journal of Physical Chemistry Letters.
Фізики використовували нейтронний спектрометр Pelican в Австралійській організації з атомної науки і технологій (ANSTO) для вимірювання щільності фононних станів декількох рідких систем, в тому числі води, рідкого металу і полімерних рідин. Експерименти підтвердили лінійну залежність щільності фононних станів від частоти в області низьких енергій.
Така залежність була передбачена в універсальному законі щільності фононних станів рідини, сформульованому Алессіо Закконе і Матео Бальолі в 2021 році. Математична теорія пропонувала рішення задачі отримання розподілу складних енергетичних станів для рідин.
“Однією з найважливіших величин у фізиці є розподіл частот або енергії хвиль, що поширюються в речовині. Це особливо важливо, оскільки це відправна точка для розрахунку і розуміння деяких фундаментальних властивостей матерії, таких як питома теплоємність і теплопровідність, а також взаємодія світла і матерії”, — сказав професор Закконе про своє відкриття.
Як відзначають вчені, складність побудови теорії для передбачення щільності фононних станів рідких тіл полягала в нестабільності: атоми активно дифундують, а сама рідина може текти.
“Атоми в рідині постійно взаємодіють один з одним, але не так, як у твердому тілі. Відносини не є “гармонійними”, атоми не будуть відновлені до тієї ж конфігурації після взаємодії. Атоми будуть продовжувати швидко дифундувати і ковзати повз один одного”, – говорить Калеб Стампер, співавтор дослідження.
Як відзначають дослідники, новий універсальний закон має для фізики рідин таке ж значення, як закон теплоємності Дебая, сформульований в 1912 році, зіграв для дослідження твердих тіл.