Физики из России выявили новый фазовый переход в плотной плазме

Специалисты Объединенного института высоких температур РАН обнаружили признаки ранее не описанного фазового перехода в плазме цезия. При экстремальных температурах и давлениях вещество может переходить между двумя состояниями с почти одинаковым давлением, но резко различающейся электропроводностью.

Эксперимент охватывал температуры от 500 до 20 000 К и давления от одного гектопаскаля до нескольких терапаскалей. В этих условиях привычное деление на твердое, жидкое и газообразное состояния уже не работает: атомы расположены очень близко, а вещество проходит многократную ионизацию и становится плотной плазмой.

Найденный эффект не связан с обычным переходом в плазменное состояние. Речь идет о превращении уже существующей плотной плазмы из одной фазы в другую. Расчеты показали, что при сжатии цезия могут возникать два промежуточных состояния с практически равным давлением, но заметно разными электрическими свойствами.

Эффект выявили методом квантовой молекулярной динамики, который моделирует движение частиц с учетом квантовых эффектов. Переход нельзя объяснить привычными плавлением или испарением: он возникает в области многократной ионизации и является отдельным фазовым превращением плотной плазмы.

Кроме того, обнаружили две критические точки на линии фазового равновесия. Для систем из атомов одного химического элемента такое ранее не наблюдалось. Если результаты подтвердятся, это расширит понимание поведения плотной плазмы и фазовых переходов в экстремальных условиях.

Исследование интересно для физики высоких плотностей энергии. Оно может помочь в моделировании свойств вещества при температурах и давлениях, которые сложно поддерживать в лаборатории. В перспективе такие модели объяснят необычные свойства вещества в экстремальных условиях, в том числе внутри астрофизических объектов, сообщает "Самара Онлайн 24".