පදාර්ථයේ සියලුම තත්ත්‍වයන් අපි කවදා හෝ දැන ගනිමුද? තුන්දෙනා වෙනුවට පන්සියයක්
පසුගිය වසරේ මාධ්‍ය විසින් “ද්‍රව්‍යයේ ස්වරූපයක් පැන නැගී ඇති” බවට තොරතුරු ප්‍රචාරය කරන ලදී, එය සුපිරි ලෙස හැඳින්විය හැකි හෝ, උදාහරණයක් ලෙස, වඩා පහසු, අඩු පෝලන්ත, සුපිරි නමුත්. මැසචුසෙට්ස් තාක්ෂණ ආයතනයේ විද්‍යාඥයින්ගේ රසායනාගාරවලින් පැමිණෙන්නේ ඝන ද්‍රව්‍ය හා අධි තරලවල ගුණ ඒකාබද්ධ කරන ආකාරයේ ප්‍රතිවිරෝධතාවකි - i.e. ශුන්ය දුස්ස්රාවීතාවය සහිත ද්රව.
භෞතික විද්‍යාඥයින් විසින් අධි ප්‍රකට ද්‍රව්‍යයක් පවතින බවට කලින් අනාවැකි පළ කර ඇතත්, මෙතෙක් ඒ හා සමාන කිසිවක් රසායනාගාරයෙන් සොයාගෙන නොමැත. මැසචුසෙට්ස් තාක්ෂණ ආයතනයේ විද්‍යාඥයින් විසින් කරන ලද අධ්‍යයනයේ ප්‍රතිඵල Nature සඟරාවේ ප්‍රකාශයට පත් කර ඇත.
MIT හි භෞතික විද්‍යාව පිළිබඳ මහාචාර්ය සහ 2001 නොබෙල් ත්‍යාගලාභී කණ්ඩායම් නායක වුල්ෆ්ගැන්ග් කෙටර්ල්, "අධි තරලය සහ ඝන ගුණාංග ඒකාබද්ධ කරන ද්‍රව්‍යයක් සාමාන්‍ය බුද්ධිය ප්‍රතික්ෂේප කරයි" යනුවෙන් XNUMX නොබෙල් ත්‍යාගලාභී කණ්ඩායම් නායක වුල්ෆ්ගැන්ග් කෙටර්ල් පත්‍රයේ ලියා ඇත.
ද්‍රව්‍යයේ මෙම පරස්පර ස්වරූපය තේරුම් ගැනීම සඳහා, Ketterle ගේ කණ්ඩායම, Bose-Einstein condensate (BEC) ලෙස හැඳින්වෙන ද්‍රව්‍යයේ තවත් සුවිශේෂී ස්වරූපයකින් සුපිරි ඝන තත්වයක පරමාණුවල චලිතය හසුරුවන ලදී. කෙටර්ල් යනු භෞතික විද්‍යාව සඳහා නොබෙල් ත්‍යාගය ලබා දුන් BEC සොයා ගත් අයගෙන් කෙනෙකි.
"අභියෝගය වූයේ 'පරමාණුක උගුලෙන්' පිටත ආකෘතියක් බවට පරිණාමය වීමට හේතු වන ඝනීභවනයට යමක් එකතු කිරීම සහ ඝනකයේ ලක්ෂණ ලබා ගැනීමයි," Ketterle පැහැදිලි කළේය.
පර්යේෂක කණ්ඩායම ඝනීභවනය තුළ ඇති පරමාණුවල චලනය පාලනය කිරීම සඳහා අතිශය ඉහළ රික්තක කුටීරයක් තුළ ලේසර් කිරණ භාවිතා කරන ලදී. BEC පරමාණුවලින් අඩක් වෙනස් භ්‍රමණයක් හෝ ක්වොන්ටම් අවධියක් බවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා මුල් ලේසර් කට්ටලය භාවිතා කරන ලදී. මේ අනුව, BEC වර්ග දෙකක් නිර්මාණය විය. අතිරේක ලේසර් කිරණ ආධාරයෙන් ඝනීභවනය දෙකක් අතර පරමාණු මාරු කිරීම භ්රමණය වෙනස්කම් ඇති විය.
"අතිරේක ලේසර් මගින් පරමාණුවලට භ්රමණය-කක්ෂ සම්බන්ධ කිරීම සඳහා අමතර ශක්ති ප්‍රබෝධයක් ලබා දුන්නේය" යනුවෙන් කෙටර්ල් පැවසීය. භෞතික විද්‍යාඥයින්ගේ පුරෝකථනයට අනුව ලැබෙන ද්‍රව්‍යය, භ්‍රමණ කක්ෂයක සංයෝජන පරමාණු සහිත ඝනීභවනය ස්වයංසිද්ධ "ඝනත්ව මොඩියුලේෂන්" මගින් සංලක්ෂිත වන බැවින්, "සුපිරි හාඩ්" විය යුතුය. වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, පදාර්ථයේ ඝනත්වය නියත වීම නතර වනු ඇත. ඒ වෙනුවට, එය ස්ඵටික ඝනයකට සමාන අදියර රටාවක් ඇත.
සුපිරි දෘඩ ද්‍රව්‍ය පිළිබඳ වැඩිදුර පර්යේෂණ මඟින් සුපිරි තරල සහ සුපිරි සන්නායකවල ගුණ පිළිබඳ වඩා හොඳ අවබෝධයක් ලබා ගත හැකි අතර, එය කාර්යක්ෂම බලශක්ති හුවමාරුව සඳහා ඉතා වැදගත් වනු ඇත. වඩා හොඳ සුපිරි සන්නායක චුම්බක සහ සංවේදක සංවර්ධනය කිරීම සඳහා සුපර් හාඩ් යතුර ද විය හැකිය.
සමුච්චය කිරීමේ තත්වයන් නොව, අදියර
සුපිරි දෘඪ තත්ත්වය ද්‍රව්‍යයක් ද? නූතන භෞතික විද්‍යාවෙන් දෙන පිළිතුර එතරම් සරල නැත. ද්‍රව්‍යයේ භෞතික තත්ත්වය ද්‍රව්‍යය පිහිටා ඇති ප්‍රධාන ස්වරූපය වන අතර එහි මූලික භෞතික ගුණාංග තීරණය කරන බව අපට පාසලෙන් මතකයි. ද්‍රව්‍යයක ගුණ තීරණය වන්නේ එහි සංඝටක අණු වල සැකැස්ම සහ හැසිරීම මගිනි. XNUMX වන ශතවර්ෂයේ පදාර්ථයේ සාම්ප්‍රදායික බෙදීම එවැනි අවස්ථා තුනක් වෙන්කර හඳුනා ගනී: ඝන (ඝන), ද්රව (ද්රව) සහ වායුමය (වායුව).
කෙසේ වෙතත්, වර්තමානයේ, පදාර්ථයේ අවධිය පදාර්ථයේ පැවැත්මේ ආකාරය පිළිබඳ වඩාත් නිවැරදි අර්ථ දැක්වීමක් ලෙස පෙනේ. එක් එක් ප්රාන්තවල ශරීරවල ගුණාංග මෙම සිරුරු සෑදී ඇති අණු (හෝ පරමාණු) වල සැකැස්ම මත රඳා පවතී. මෙම දෘෂ්ටි කෝණයෙන් බලන කල, පැරණි සමුච්චය කිරීමේ අවස්ථා වලට බෙදීම සත්‍ය වන්නේ සමහර ද්‍රව්‍ය සඳහා පමණි, මන්ද විද්යාත්මක පර්යේෂණ පෙන්වා දී ඇත්තේ මීට පෙර එක් රැස් කිරීමේ තත්වයක් ලෙස සලකනු ලැබූ දෙය ඇත්ත වශයෙන්ම ස්වභාවයෙන්ම වෙනස් වන ද්‍රව්‍යයක අදියර කිහිපයකට බෙදිය හැකි බවයි. අංශු වින්යාසය. එකම ශරීරයේ ඇති අණු එකවර වෙනස් ලෙස සකස් කළ හැකි අවස්ථා පවා තිබේ.
එපමනක් නොව, ඝන සහ ද්රව තත්වයන් විවිධාකාරයෙන් සාක්ෂාත් කරගත හැකි බව පෙනී ගියේය. පද්ධතියේ ගුණාත්මක වෙනසක් නොමැතිව වෙනස් කළ හැකි තීව්‍ර විචල්‍ය සංඛ්‍යාව (උදාහරණයක් ලෙස පීඩනය, උෂ්ණත්වය) පද්ධතියේ පදාර්ථයේ අදියර ගණන ගිබ්ස් අදියර මූලධර්මය මගින් විස්තර කෙරේ.
ද්‍රව්‍යයක අවධියේ වෙනසක් සඳහා ශක්තිය සැපයීම හෝ ලැබීම අවශ්‍ය විය හැකිය - එවිට පිටතට ගලා යන ශක්ති ප්‍රමාණය අදියර වෙනස් කරන ද්‍රව්‍යයේ ස්කන්ධයට සමානුපාතික වේ. කෙසේ වෙතත්, සමහර අවධි සංක්‍රාන්ති බලශක්ති ආදානය හෝ ප්‍රතිදානය නොමැතිව සිදු වේ. මෙම ශරීරය විස්තර කරන සමහර ප්‍රමාණවල පියවර වෙනස් කිරීමේ පදනම මත අපි අදියර වෙනස් වීම පිළිබඳ නිගමනයකට එළඹෙමු.
අද දක්වා ප්‍රකාශයට පත් කර ඇති වඩාත් පුළුල් වර්ගීකරණයේ සමස්ත රාජ්‍ය පන්සියයක් පමණ ඇත. බොහෝ ද්‍රව්‍ය, විශේෂයෙන් විවිධ රසායනික සංයෝගවල මිශ්‍රණ වන ඒවා, අදියර දෙකකින් හෝ වැඩි ගණනකින් එකවර පැවතිය හැක.
නූතන භෞතික විද්‍යාව සාමාන්‍යයෙන් අදියර දෙකක් පිළිගනී - ද්රව සහ ඝන, වායු අවධිය ද්රව අවධියේ එක් අවස්ථාවකි. දෙවැන්නෙහි විවිධ වර්ගයේ ප්ලාස්මා, දැනටමත් සඳහන් කර ඇති සුපිරි ධාරා අවධිය සහ පදාර්ථයේ වෙනත් අවස්ථා ගණනාවක් ඇතුළත් වේ. ඝන අවධීන් විවිධ ස්ඵටිකරූපී ආකාරවලින් මෙන්ම අස්ඵටික ස්වරූපයකින් ද නිරූපණය කෙරේ.
ස්ථල විද්යාත්මක zawiya
නව "සමස්ථ තත්වයන්" හෝ ද්‍රව්‍යවල නිර්වචනය කිරීමට අපහසු අවධීන් පිළිබඳ වාර්තා මෑත වසරවල විද්යාත්මක ප්‍රවෘත්තිවල නිරන්තර ප්‍රතිපෝෂණයකි. ඒ අතරම, එක් කාණ්ඩයකට නව සොයාගැනීම් පැවරීම සැමවිටම පහසු නොවේ. කලින් විස්තර කරන ලද අධි ඝණ ද්‍රව්‍යය ඝන අවධියක් විය හැකි නමුත් භෞතික විද්‍යාඥයන්ට වෙනත් මතයක් තිබිය හැක. මීට වසර කිහිපයකට පෙර විශ්වවිද්‍යාල රසායනාගාරයක
නිදසුනක් වශයෙන්, කොලරාඩෝ හි, ගැලියම් ආසනයිඩ් අංශු වලින් ජල බිඳිති නිර්මාණය කරන ලදී - දියර දෙයක්, ඝන දෙයක්. 2015 දී, ජපානයේ Tohoku විශ්ව විද්‍යාලයේ රසායන විද්‍යාඥ Cosmas Prasides විසින් මෙහෙයවන ලද ජාත්‍යන්තර විද්‍යාඥයින් කණ්ඩායමක්, පරිවාරකයක, සුපිරි සන්නායකයක, ලෝහයේ සහ චුම්බකයේ ගුණාංග ඒකාබද්ධ කරන නව පදාර්ථ තත්වයක් සොයා ගැනීම නිවේදනය කරන ලද අතර එය Jahn-Teller ලෝහය ලෙස හැඳින්වේ.
විෂම "දෙමුහුන්" සමස්ථ තත්වයන් ද ඇත. උදාහරණයක් ලෙස, වීදුරු ස්ඵටික ව්යුහයක් නොමැති අතර එම නිසා සමහර විට "සුපිරි සිසිල්" ද්රවයක් ලෙස වර්ගීකරණය කර ඇත. තවදුරටත් - සමහර සංදර්ශකවල භාවිතා වන ද්රව ස්ඵටික; පුට්ටි - විරූපණ වේගය අනුව සිලිකොන් පොලිමර්, ප්ලාස්ටික්, ඉලාස්ටික් හෝ අස්ථාවර; සුපිරි ඇලෙන සුළු, ස්වයං-ගලන දියර (ආරම්භ වූ පසු, ඉහළ වීදුරුවේ දියර සැපයුම අවසන් වන තුරු පිටාර ගැලීම දිගටම පවතිනු ඇත); නිකල්-ටයිටේනියම් හැඩැති මතක මිශ්‍ර ලෝහයක් වන Nitinol, නැමුණු විට උණුසුම් වාතයේ හෝ දියරයේ දී කෙළින් වේ.
වර්ගීකරණය වඩ වඩාත් සංකීර්ණ වේ. නවීන තාක්ෂණයන් පදාර්ථයේ තත්වයන් අතර මායිම් මකා දමයි. නව සොයාගැනීම් සිදුවෙමින් පවතී. 2016 නොබෙල් ත්‍යාගලාභීන් - David J. Thouless, F. Duncan, M. Haldane සහ J. Michael Kosterlitz - ලෝක දෙකක් සම්බන්ධ කළහ: භෞතික විද්‍යාව විෂය වන පදාර්ථය සහ ගණිතයේ ශාඛාවක් වන ස්ථල විද්‍යාව. ස්ථල විද්යාත්මක දෝෂ හා සම්බන්ධ සාම්ප්‍රදායික නොවන අවධි සංක්‍රාන්ති සහ පදාර්ථයේ සාම්ප්‍රදායික නොවන අවධීන් - ස්ථාන විද්යාත්මක අවධීන් ඇති බව ඔවුන් වටහා ගත්හ. මෙය පර්යේෂණාත්මක හා න්‍යායික කාර්යයේ හිම කුණාටුවකට තුඩු දුන්නේය. මෙම හිම කුණාටුව තවමත් ඉතා වේගයෙන් ගලා යයි.
සමහර අය නැවතත් ද්විමාන ද්‍රව්‍ය නව, අද්විතීය පදාර්ථ තත්වයක් ලෙස දකිති. අපි මේ ආකාරයේ නැනෝ ජාල - ෆොස්ෆේට්, ස්ටැනීන්, බෝරෝෆීන් හෝ, අවසාන වශයෙන්, ජනප්‍රිය ග්‍රැෆීන් - වසර ගණනාවක් තිස්සේ දැන සිටිමු. ඉහත සඳහන් නොබෙල් ත්‍යාගලාභීන් මෙම තනි ස්ථර ද්‍රව්‍යවල ස්ථල විද්යාත්මක විශ්ලේෂණයට සම්බන්ධ වී ඇත.
පදාර්ථයේ තත්වයන් සහ පදාර්ථයේ අවධීන් පිළිබඳ පැරණි තාලයේ විද්‍යාව බොහෝ දුර ගොස් ඇති බව පෙනේ. භෞතික විද්‍යා පාඩම් වලින් අපට තවමත් මතක තබා ගත හැකි ප්‍රමාණයෙන් ඔබ්බට.
