Российские физики обнаружили новый фазовый переход в плазме цезия

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

Эксперимент проводили при температурах от 500 до 20 000 К и давлениях от одного гектопаскаля до нескольких терапаскалей. В таких условиях обычного разделения на твердое, жидкое и газообразное состояния недостаточно: атомы находятся очень близко друг к другу, а вещество подвергается многократной ионизации и становится плотной плазмой.

Найденный эффект не связан с обычным переходом в плазменное состояние. Он представляет собой превращение уже существующей плотной плазмы из одной фазы в другую. Расчеты показали: при сжатии цезия могут формироваться два промежуточных состояния с практически одинаковым давлением, но существенно различными электрическими свойствами.

Эффект выявили с помощью квантовой молекулярной динамики — метода, который моделирует движение частиц с учетом квантовых эффектов. Результаты показали, что переход нельзя объяснить привычными процессами плавления или испарения. Он возникает в области многократной ионизации и представляет собой отдельное фазовое превращение плотной плазмы.

Также была обнаружена пара критических точек на линии фазового равновесия. Ранее подобное не наблюдали для систем, состоящих из атомов одного химического элемента. Если результаты подтвердятся, это может расширить понимание поведения плотной плазмы и фазовых переходов в экстремальных условиях.

Данные исследования важны для физики высоких плотностей энергии. Они могут помочь в моделировании свойств вещества при температурах и давлениях, которые трудно поддерживать в лаборатории. В будущем такие модели способны объяснить необычные свойства вещества в экстремальных условиях, включая те, что возникают внутри астрофизических объектов, сообщает "Самара Онлайн 24".