Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Ίνσμπρουκ κατάφεραν να προσομοιώσουν την ψύξη ενός δισδιάστατου υγρού μέχρι το απόλυτο μηδέν, προσφέροντας νέες αποδείξεις για την ύπαρξη του «ιδανικού γυαλιού».
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Proceedings of the National Academy of Sciences» υπό την καθοδήγηση του Gerhard Jung. Τα ευρήματα ρίχνουν φως στη μετάβαση υάλωσης, ένα από τα μεγαλύτερα ανεξήγητα φαινόμενα της φυσικής συμπυκνωμένης ύλης.
Το μυστήριο της μετάβασης υάλωσης
Στη φυσική, το γυαλί σχηματίζεται όταν ένα υγρό ψύχεται τόσο γρήγορα ώστε δεν προλαβαίνει να κρυσταλλωθεί, διατηρώντας μια ασταθή και αιώρητη εσωτερική δομή. Παρά την απουσία περιοδικής διάταξης, το γυαλί συμπεριφέρεται ως στερεό σώμα.
Οι επιστήμονες διαφωνούν αν η δια διαδικασία αποτελεί μια πραγματική θερμοδυναμική αλλαγή φάσης ή απλώς μια εξαιρετικά αργή δυναμική επιβράδυνση του υγρού.
Η κρυμμένη τάξη στο απόλυτο μηδέν
Η ερευνητική ομάδα συνδύασε τρεις διαφορετικές στατιστικές μεθόδους για να ξεπεράσει τα υπολογιστικά όρια των συμβατικών προσομοιώσεων. Η προσέγγιση αυτή επέτρεψε τη μελέτη του μοντέλου σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, αποκαλύπτοντας ότι ο αριθμός των διαθέσιμων διαμορφώσεων των σωματιδίων μειώνεται δραστικά.
Αν και η διάταξη φαίνεται άτακτη στο μάτι, οι διαθέσιμες καταστάσεις περιορίζονται στο ελάχιστο, διαμορφώνοντας μια μοναδική μορφή τάξης που προσεγγίζει εκείνη ενός κρυστάλλου.
Μελλοντικές προοπτικές στην τρίτη διάσταση
Η συγκεκριμένη προσομοίωση εστίασε σε μικρά δισδιάστατα συστήματα, επιβεβαιώνοντας ότι στα μεγαλύτερα δισδιάστατα υλικά η μετάβαση υάλωσης τοποθετείται στο απόλυτο μηδέν.
Το επόμενο βήμα της έρευνας περιλαμβάνει την επέκταση του αλγορίθμου σε τρισδιάστατα συστήματα. Στις τρεις διαστάσεις αναμένεται ότι η θερμοκρασία σχηματισμού του ιδανικού γυαλιού θα βρίσκεται πάνω από το απόλυτο μηδέν, ανοίγοντας το δρόμο για την πλήρη κατανόηση της δομής των υλικών.
