Впервые российские и британские исследователи вывели фундаментальное физическое уравнение, которое теоретически позволяет определить предел, до которого жидкость сохраняет свои характерные свойства. Основой формулы служат глобальные природные константы.
Загадка вязкости
Известный факт: при охлаждении жидкости густеют, а при нагреве становятся более текучими. Сильный нагрев приводит к кипению и превращению в газ. Существует особая точка фазового перехода, зависящая от температуры и давления, где вязкость жидкости минимальна. Этот порог и называют пределом текучести.
Неразрешимая задача и ее решение
Долгое время считалось, что точно предсказать вязкость численными методами невозможно из-за ее сложной зависимости от молекулярной структуры вещества, состава, внутримолекулярных взаимодействий и внешних факторов. Сложность расчетов нобелевский лауреат Стивен Вайнберг сравнивал с задачей определения фундаментальных констант мироздания.
Превзойти эти трудности удалось научному тандему: Косте Траченко из Лондонского университета королевы Марии и Вадиму Бражкину, российскому академику, возглавляющему Институт физики высоких давлений РАН.
Универсальность через константы
Предел текучести в их уравнении определяется через две ключевые физические постоянные: минимальную элементарную вязкость (произведение вязкости и объема на молекулу) и постоянную Планка – основу квантовой механики.
«Результат поразителен, – подчеркнул профессор Траченко. – Хотя вязкость – невероятно сложное и разнообразное свойство, ее минимальное значение оказалось легко выразить универсальной формулой».
Практические горизонты открытия
Открытие обладает колоссальным прикладным потенциалом. Во-первых, уравнение станет незаменимым инструментом в разработке новых сверхтекучих материалов для химической промышленности, биотехнологий и производств. Оно четко обозначает физический минимум вязкости, предотвращая напрасные усилия и траты ресурсов. Один из актуальных примеров – применение сверхкритических жидкостей для экологически безопасной переработки сложных отходов.
Дверь во Вселенную
Во-вторых, фундаментальная природа найденного предела позволяет использовать его для моделирования крупномасштабных космических процессов. Формула способна помочь определить «обитаемые зоны» Вселенной – области, благоприятные для формирования звезд, планет и жизненно важных молекулярных соединений.
Будущие исследования и космические связи
«Обнаружены интригующие признаки связи фундаментальной минимальной вязкости с самыми разными физическими явлениями: от черных дыр до кварк-глюонной плазмы – экзотического состояния вещества при экстремальных условиях. Именно перспектива изучить подобные глубокие взаимосвязи делает нашу работу столь вдохновляющей», – прокомментировал академик Бражкин.
Изображение: captainvector/Фотобанк RU.123.RF
Источник: scientificrussia.ru
