Weligay ma ogaan doonnaa dhammaan xaaladaha maaddada? Halkii saddex, shan boqol
Sannadkii hore, warbaahintu waxay faafisay macluumaadka "nooc ka mid ah arrinta ayaa soo baxday," kaas oo lagu magacaabi karo superhard ama, tusaale ahaan, ku habboon, inkastoo Polish ka yar, superhard. Ka imanaya shaybaarrada saynisyahannada ee Machadka Teknolojiyadda Massachusetts, waa nooc ka mid ah iska hor imaadyada isku daraya sifooyinka adkaha iyo dareeraha - i.e. dareeraha aan lahayn viscosity eber.
Dhakhaatiirta cilmiga fiisigiska ayaa horey u saadaaliyay jiritaanka jir sare, laakiin ilaa hadda wax la mid ah lagama helin shaybaarka. Natiijooyinka daraasaddan oo ay sameeyeen saynisyahanno ka tirsan Machadka Teknolojiyadda Massachusetts ayaa lagu daabacay joornaalka Nature.
"Wax isku daraysa dareeraha iyo hantida adag waxay ka soo horjeedaa caqli-galnimada," hogaamiyaha kooxda Wolfgang Ketterle, borofisar ku takhasusay cilmiga fiisigiska ee MIT iyo 2001 ku guulaysta abaalmarinta Nobel Prize, ayaa ku qoray xaashida.
Si macne loogu sameeyo qaabkan is burinaya ee maaddada, kooxda Ketterle waxay maareeyeen dhaqdhaqaaqa atamka ee dawlad adag qaab kale oo gaar ah oo loo yaqaanno Bose-Einstein condensate (BEC). Ketterle waa mid ka mid ah aasaasayaashii BEC, kaas oo ku mutaystay abaalmarinta Nobel Prize ee Fiisigiska.
"Caqabadda waxay ahayd in wax lagu daro kondensate taasoo keeni karta inay u xuubsiibato qaab ka baxsan 'dabin atomiga' oo ay hesho sifooyinka adag," Ketterle ayaa sharaxay.
Kooxda cilmi-baadhistu waxay isticmaaleen alwaaxyada laysarka ee qol faaruq ah oo aad u sarreeya si ay u xakameeyaan dhaqdhaqaaqa atamka ee kondensate-ka. Qaybtii asalka ahayd ee laysarka ayaa loo istcimaali jiray si loogu beddelo kala badh atamka BEC oo loo beddelo weji wareeg ama tiro ka duwan. Markaa, laba nooc oo BEC ah ayaa la abuuray. Kala wareejinta atamka ee u dhexeeya laba kondensates iyadoo la kaashanayo laydhka laysarka ee dheeraadka ah ayaa sababay isbeddelo wareeg ah.
"Laysarada dheeraadka ah waxay siiyeen atamka koror tamar dheeraad ah oo loogu talagalay isku xirka wareegga-orbit," ayuu yiri Ketterle. Walaxda ka dhalatay, marka loo eego saadaasha khubarada physicists, waxay ahayd inay ahaato mid aad u adag, maadaama kondensates-ka leh atomyada isku xidhan ee wareega wareega lagu garto “modulation density modulation” iskiis ah. Si kale haddii loo dhigo, cufnaanta maaddadu waxay joojinaysaa inay joogto noqoto. Taa beddelkeeda, waxay yeelan doontaa qaab weji oo la mid ah kan adag ee crystalline.
Baadhitaano dheeraad ah oo lagu sameeyo walxaha aadka u adag waxay u horseedi kartaa faham wanaagsan oo ku saabsan sifooyinka superfluids iyo kontaroolayaasha, kuwaas oo muhiim u noqon doona wareejinta tamarta hufan. Superhards waxa kale oo laga yaabaa inay noqoto furaha horumarinta magnets iyo dareemayaasha firfircoon ee ka wanaagsan.
Ma aha xaaladaha isku-darka, laakiin wejiyada
Dawlad adag ma tahay walax? Jawaabta uu bixiyay fiisigiska casriga ahi maaha mid fudud. Waxaan ka xasuusanahay dugsiga in xaaladda jireed ee maaddadu ay tahay qaabka ugu muhiimsan ee walaxda ku taal oo ay go'aamiso sifooyinka asaasiga ah ee asaasiga ah. Astaamaha walaxda waxa lagu go'aamiyaa habaynta iyo hab-dhaqanka unugyadu ka kooban tahay. Qaybinta soo jireenka ah ee dawladihii qarnigi XNUMXaad waxa ay kala soocaan saddex dawladood oo kala ah: adag (adag), dareere (dareere) iyo gaas (gaas).
Si kastaba ha ahaatee, wakhtigan xaadirka ah, wejiga arrinku wuxuu u muuqdaa mid si sax ah u qeexaya qaababka jiritaanka maaddada. Astaamaha jirka ee dawlado gaar ah waxay ku xidhan yihiin habaynta molecules (ama atamka) kuwaas oo jidhkoodu ka kooban yahay. Marka la eego aragtidan, qaybinta hore ee xaaladaha isku-darka ah ayaa run ah oo keliya walxaha qaarkood, maaddaama cilmi-baaris cilmi-baariseed ay muujisay in wixii hore loo tixgeliyey hal xaalad oo isku-dhafan dhab ahaantii loo qaybin karo wejiyo badan oo walax ah oo ku kala duwan dabeecadda. habaynta qayb. Waxaa jira xitaa xaalado marka molecules isla jirka ah si kala duwan isku mar loo habayn karo.
Waxaa intaa dheer, waxay soo baxday in dawladaha adag iyo kuwa dareeraha ah lagu xaqiijin karo siyaabo kala duwan. Tirada wejiyada walxaha ee nidaamka iyo tirada doorsoomayaasha degdega ah (tusaale, cadaadiska, heerkulka) oo la bedeli karo iyada oo aan isbeddel tayo leh ee nidaamka waxaa lagu qeexay mabda'a wajiga Gibbs.
Isbeddelka wejiga walaxda ayaa laga yaabaa inuu u baahdo sahayda ama helitaanka tamarta - markaa qadarka tamarta ka soo baxaysa waxay noqon doontaa mid u dhiganta cufnaanta walaxda beddeleysa wejiga. Si kastaba ha ahaatee, marxaladaha kala-guurka qaarkood waxay dhacaan iyada oo aan la gelin tamar ama wax soo saar. Waxaan ka soo saarnay gabagabo ku saabsan isbeddelka wejiga anagoo ku salayna isbeddelka tillaabada ee qiyaasaha qaarkood oo qeexaya jidhkan.
Soocidda ugu ballaaran ee la daabacay ilaa maanta, waxaa jira ilaa shan boqol oo gobol oo wadar ahaan ah. Walxaha badan, gaar ahaan kuwa isku dhafka ah ee kiimikooyinka kala duwan, ayaa isku mar u jiri kara laba ama in ka badan.
Fiisigiska casriga ahi wuxuu caadi ahaan aqbalaa laba weji - dareere iyo adag, iyadoo wajiga gaaska uu yahay mid ka mid ah xaaladaha wejiga dareeraha. Tan dambe waxaa ku jira noocyo kala duwan oo balasma ah, marxaladda hore ee la sheegay, iyo tiro ka mid ah xaaladaha kale ee maatar. Wejiyada adag waxaa lagu soo bandhigaa qaabab crystalline kala duwan, iyo sidoo kale qaab amorphous ah.
Topological zawiya
Warbixinada "dawlad wadareed" cusub ama wejiyada ay adagtahay in la qeexo agabku waxay ahaayeen kuwo si joogto ah u soo noqnoqda wararka sayniska sannadihii u dambeeyay. Isla mar ahaantaana, ku meelaynta daahfurka cusub ee mid ka mid ah qaybaha mar walba ma fududa. Walaxda aadka u adag ee hore loo sheegay waxay u badan tahay inay tahay weji adag, laakiin malaha physicists ayaa leh fikrad ka duwan. Dhowr sano ka hor shaybaadhka jaamacadda
Colorado, tusaale ahaan, dropleton ayaa laga sameeyay qaybo ka mid ah gallium arsenide - wax dareere ah, shay adag. Sannadkii 2015, koox saynisyahano caalami ah oo uu hoggaaminayey farmashiyaha Cosmas Prasides ee Jaamacadda Tohoku ee Japan ayaa ku dhawaaqay daahfurka xaalad cusub oo maatar ah oo isku daraysa sifooyinka shaybaarka, superconductor, birta, iyo magnetka, iyaga oo ku magacaabay birta Jahn-Teller.
Waxa kale oo jira dawlado wadareed "isku-dhafan" oo aan caadi ahayn. Tusaale ahaan, galaasku ma laha qaab-dhismeedka crystalline, sidaas darteed mararka qaarkood waxaa loo kala saaraa dareeraha "qaboojisan". Dheeraad ah - kiristaalo dareere ah oo loo isticmaalo bandhigyada qaarkood; putty - polymer silicone, caag, laastiig ama xitaa jajaban, taas oo ku xidhan heerka qallooca; dareere aad u dhejisan, oo iskiis u socda (marka la bilaabo, qulqulka ayaa sii socon doona ilaa sahayda dareeraha ee galaaska sare la dhammeeyo); Nitinol, oo ah qaabka nikkel-titanium-ka daawaha xusuusta, ayaa toosin doona hawo diiran ama dareere marka la foorarsado.
Kala soociddu waxay noqotaa mid aad iyo aad u adag. Tiknoolajiyada casriga ahi waxay tirtirtaa xuduudaha u dhexeeya dawladaha maaddadu. Waxyaabo cusub ayaa la sameeyay Abaalmarinta Nobel Prize ee 2016 - David J. Thouless, F. Duncan, M. Haldane iyo J. Michael Kosterlitz - waxay isku xidheen laba adduun oo kala ah: Mater, oo ah mawduuca fiisigiska, iyo topology, oo ah laan xisaabeed. Waxay garwaaqsadeen inay jiraan marxalado kala-guuro ah oo aan caadi ahayn oo la xidhiidha cilladaha topological iyo wejiyada aan caadiga ahayn ee maaddada - wejiyada topological. Tani waxay horseedday barar baaxad leh oo ah shaqo tijaabo iyo aragti ah. Barafkan ayaa wali ku socda xawli aad u dheereeya.
Dadka qaar ayaa mar kale u arkaya agabka XNUMXD xaalad cusub oo gaar ah oo arrinta ah. Waxaan ognahay nooca nanonetwork - fosfooraska, stanene, borophene, ama, ugu dambeyntii, graphene caanka ah - sanado badan. Ku-guulaystayaashii hore ee Nobel Prize-ka ayaa ku lug lahaa, gaar ahaan, falanqaynta topological ee agabkan hal lakab ah.
Cilmigii hore ee dawladaha maatarka iyo wejiyada maaddadu waxa ay u muuqataa in ay meel fog soo martay. Si aad uga fog waxa aan weli ka xasuusan karno casharrada fiisigiska.
