Sciencemag.cz
Doporučujeme
Superkritická fáze hmoty má být pozoruhodně jednoduchá. Alespoň podle nového výzkumu.
O chování hmoty za vysokých teplot a tlaků, kde zdánlivě mizí rozdíl mezi plynem a kapalinou, se toho až dosud moc nevědělo; nebylo ani jasné, nakolik k jejímu popisu bude třeba objevit/vytvořit nějakou „novou fyziku“. Až dosud se předpokládalo, že superkritická hmota je horká, hustá a homogenní.
Nový výzkum zavádí popis superkritické hmoty pomocí dvou parametrů – tepelné kapacity (to, jak je systém schopen přijímat teplo, souvisí i se stupni jeho volnosti) a délky, kterou se v systému mohou šířit vlny (míněno kvazičástice fonony, i když ty se často popisují v užší definici jako vibrace krystalové mřížky). Tyto dvě veličiny navíc vytvářejí inverzní bod, v němž se vlastnosti superkritické hmoty mění ze „spíše kapalné“, na „spíše pevnou“. (Míněno: když budeme vynášet v grafu proti sobě tepelnou kapacitu a délku vlny.) Nejmenší možná délka vlny odpovídá vzdálenosti mezi atomy.
Co je ještě zajímavější, inverzní bod alespoň dle nové studie prakticky nezávisí na chemické povaze příslušné látky – tím se značně liší od jiných podobných charakteristik skupenství ve stavovém diagramu, jako je trojný bod nebo kritický bod. Závěr z toho má znít, že nadkritická hmota je „jednoduchá“, všechny její formy jsou si podobné a dají se charakterizovat jen několika málo parametry. Dosud ovšem nevíme, zda vlastnosti/existence kritického bodu jsou v souladu se stávajícími teoriemi fázových přechodů…
Nadkritické tekutiny mají technologické aplikace, zajímají ovšem třeba i astronomy (vodík v nitru velkých planet apod.).
C. Cockrell et al, Double universality of the transition in the supercritical state, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abq5183. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq5183
Zdroj: Queen Mary University of London / Phys.org
