Охолодити, щоб розплавити

Відповідно до законів квантової механіки скло можна розплавити, охолодивши до абсолютного нуля.


Професор Еран Рабані (Eran Rabani) зі Школи хімії Тель-Авіва (Ізраїль) з колегами з Колумбійського університету (США) відкрили новий квантово-механічний ефект, який спостерігається в склоутворюючих рідинах. Вони виявили, що скло можна розтопити, не нагріваючи його, а охолоджуючи до температури на кілька градусів вище абсолютного нуля.

Скло - унікальний матеріал, який людину використовує давно. За своєю структурою це аморфне тіло, яке отримують зі склоутворюючих розплавів при швидкому охолодженні. Температура, при якій варяться скло, залежить від їх складу і досягає від 300 до 2500 градусів за Цельсієм. Незважаючи на те, що на скляних заводах виробляють немислимі кількості скла, властивості склоутворюючих речовин вивчають у багатьох науково-дослідні інститути, класичні скла залишаються важливою невирішеною проблемою фізики конденсованої речовини. Професор Рабані стверджує, що саме це висловлювання лауреата Нобелівської премії Філіпа Воррена Андерсона (Philip W. Anderson) надихнуло його на дослідження.

Досі структурні квантові шибки (з унікальними властивостями скла, в яких спостерігаються квантові ефекти) не досліджувалися. Рабані спробував відповісти на питання, чи збережуться біля скла на квантовому рівні ознаки класичного скла? Що відбувається зі склоутворюючою речовиною, коли її охолодити до температури, близької до абсолютного нуля? Як пояснюють вчені в журналі Nature Physics, класична фізика, яка добре описує поведінку макроскопічних об'єктів, не здатна описувати явища на рівні атомів і електронів. Тому вони використовували закони квантової механіки, щоб уявити, що відбувається зі склоутворюючою рідиною поруч з абсолютним температурним нулем.

Через майже 90 років після постулювання законів квантової механіки вчені знайшли нові моменти в теорії. Інтуїція підказує, каже Рабані, що великі квантові флуктуації придушують утворення скла, оскільки частинки здатні долати бар'єри завдяки тунелюванню та енергії нульових коливань. За певних умов, коли перестають працювати закони класичної фізики, існує режим, коли квантові ефекти уповільнюють релаксацію системи, вона різко переходить у рідкий стан. Це пов'язано з тим, як упорядковані молекули в матеріалі, пояснює Рабань. Вчені

сподіваються, що їхні передбачення вдасться підтвердити в лабораторних експериментах, що відкриє нові простори для досліджень.


COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND