Выбор фона:
/ Новости сайта / Наука и Технологии / Раскрыта загадка металлического водорода в центре Юпитера
10.09.2020

Раскрыта загадка металлического водорода в центре Юпитера

Оценка: 0.0    631 0 Наука и Технологии
09:57

Американские и швейцарские ученые построили первую модель процессов, происходящих внутри Юпитера, которая позволила описать все этапы перехода водорода в металлическое состояние. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Водород — самый простой, состоящий из одного протона и одного электрона, и самый распространенный элемент во Вселенной. Это главный компонент планет-гигантов, таких как Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

На поверхности этих планет водород остается молекулярным газом, однако в центре — находится в металлическом состоянии и ведет себя как проводник. На это указывают расчеты и результаты наблюдений. Но до сих пор построить физико-химическую модель фазового перехода газообразного водорода в металл не получалось — не хватало вычислительных мощностей.

Ученым из Кембриджского университета, Исследовательского центра компании IBM в Цюрихе и Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) это удалось, благодаря объединению средств машинного обучения, квантовой механики и современных методов статистической обработки.

"Существование металлического водорода было теоретически предсказано столетие назад, но мы не знали, как происходит этот процесс, из-за невозможности воссоздать его в лаборатории и огромной сложности прогнозирования поведения больших водородных систем", — приводятся в пресс-релизе Кембриджского университета слова ведущего автора исследования, доктора Бинцин Чена (Bingqing Cheng) из лаборатории Кавендиша.

В качестве основы для модели были взяты точные расчеты для небольшого участка электронной структуры плотного водорода, а система машинного обучения распространила их на огромный диапазон температур — от 100 до 4000 кельвинов, и давлений — от 25 до 400 гигапаскалей.

В итоге, моделирование, которое выполнялось на компьютерах EPFL, заняло всего несколько недель по сравнению с сотнями миллионов лет процессорного времени, которые потребовались бы в случае запуска традиционных симуляций для решения квантово-механических задач.

Результаты моделирования показали, что фазовое состояние водорода в условиях экстремального давления меняется плавно и постепенно, а не резко, как полагается при переходе первого рода, который сопровождается одномоментным изменением всех физических свойств. Классический пример фазового перехода первого рода — кипение жидкой воды: как только жидкость становится паром, ее внешний вид и поведение полностью меняются, несмотря на то, что температура и давление остаются прежними.

Поскольку этот переход у водорода плавный, трудно определить конкретные критические точки переходов. Ученые называют такие состояния системами со скрытой критической точкой. Водород трансформируется постепенно и непрерывно между молекулярной и атомарной фазами, переходя из газообразного состояния сначала в газово-жидкий флюид, потом — в изоляционную жидкость, а уже затем — в проводящий жидкий металл.

Открытие теоретически обосновывает наблюдаемый плавный переход между изоляционным и проводящими слоями в гигантских газовых планетах, а также объясняет противоречивость результатов многих экспериментов с плотным водородом.


 
Источник:  https://ria.ru/

Поделитесь в социальных сетях

Комментарии 0

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Похожие материалы

Разговоры у камина
Календарь
Последние комментарии
Как ранний выход на пенсию ухудшает работу мозга
Мой вопрос бил риторическим.
Проводник)
Как ранний выход на пенсию ухудшает работу мозга
Херня!! На пенсии продолжаешь жить!!! Только надо правильно жить!! Solder)
12 детей умерли от загадочной болезни в Кот-д'Ивуаре
Ужасно грустно, что это происходит( (от Coocklin)
Как ранний выход на пенсию ухудшает работу мозга
За редким исключением, хорошим людям долгая жизнь и старость "не по карману", т.к. они сво (от maikl2m)