Стекло разрушило догмы физики

Ученые из Принстонского университета подвергли сомнению популярную научную теорию о том, что переход вещества из жидкого состояния в твердое осуществляется в дискретной точке фазового перехода. В последнем номере журнала Physical Review Letters опубликована их работа, в которой они пришли к выводу, что фазовый переход осуществляется непрерывно.

Стекло — это аморфный материал, который имеет свойства и жидкости, и твердого тела. Его молекулы расположены неупорядоченно, подобно молекулам жидкости, однако при низких температурах оно обладает свойствами хрупкого твердого тела.

Долгое время физики пытались понять, чем вызывается изменение состояния материалов, подобных стеклу. Некоторые ученые предполагали, что существует такая точка фазового перехода, в которой стекло, охлаждаясь, изменяет свою неупорядоченную структуру жидкости на более упорядоченную структуру твердого тела.

Но когда д-р Сальваторе Торквато (Salvatore Torquato) и его коллеги из Принстонского университета попытались смоделировать такой переход, они обнаружили, что точно определенной точки, при которой материалы претерпевают фазовый переход, не существует. Согласно их расчетам, происходит непрерывное изменение от неупорядоченного состояния до более упорядоченной структуры. А между этими двумя точками существует бесконечное число возможных переходных фаз.

Ученые полагают, что, помимо фундаментального значения, их работа может иметь также и прикладные применения. В частности, она может помочь исследователям, изучающим структуру ранней вселенной, которая, как предполагается, находилась частично в аморфном неупорядоченном состоянии.

Также их теория может привести к созданию новых пластических материалов и полимеров. «Материалы, имеющие свойства стекла, могут быть получены из любого вещества. По своим свойствам они находятся где-то на границе между жидкостью и твердым телом, и эти свойства могут получить широкое промышленное применение», — комментирует д-р Торквато.