קוד ההיתוך נסדק: בעיית פיזיקה בת 100 שנה נפתרה

פרופסור פיתח תיאוריה פורצת דרך המספקת שיטה אוניברסלית לניבוי נקודות התכה, התמודדות עם אתגר בן מאה שנה בפיזיקה ומציעה יתרונות משמעותיים למדעי החומרים.

בעיה ארוכת שנים בפיזיקה נפצחה סוף סוף על ידי פרופסור קוסטיה טרצ'נקו מבית הספר למדעי הפיזיקה והכימיה של אוניברסיטת קווין מרי בלונדון. המחקר שלו, שפורסם ב- סקירה פיזית Eחושף תיאוריה כללית לחיזוי נקודות התכה, תכונה בסיסית שהבנתה מביכה מדענים במשך למעלה ממאה שנה.

הבנת מצבי החומר

במשך עשרות שנים, הבנתנו את שלושת המצבים הבסיסיים של החומר – מוצקים, נוזלים וגזים – הסתמכה על דיאגרמות פאזות של טמפרטורה-לחץ. דיאגרמות אלו מתארות את התנאים שבהם כל מדינה מתקיימת, כאשר קווים נפרדים מפרידים ביניהם. עם זאת, קו מכריע אחד, קו ההיתוך – המסמן את המעבר בין מוצק לנוזל – חסר תיאור אוניברסלי.

מסגרת חדשה לנקודות התכה

התיאוריה של פרופסור טרצ'נקו מגשרת על הפער הזה. על ידי פיתוח מסגרת חדשה המשלבת התקדמות אחרונה בתיאוריית הנוזלים, הוא מדגים שניתן לתאר קווי התכה באמצעות משוואה פרבולית פשוטה. זה לא רק מציע כלי מעשי לחיזוי נקודות התכה אלא גם חושף אוניברסליות מפתיעה בין סוגי חומרים שונים. האוניברסליות הזו נובעת מהתבוננות שפרמטרים במשוואה הפרבולית נשלטים על ידי קבועים פיזיקליים בסיסיים כמו קבוע פלאנק ומסת אלקטרונים ומטען.

"הפשטות והאוניברסליות של תוצאה זו מרגשות במיוחד", מסביר פרופסור טרצ'נקו. "זה מצביע על כך שההתכה, למרות המורכבות שלה, מציגה אחדות בסיסית על פני מערכות מגוונות, מגזים אצילים ועד מתכות."

השפעה על מדעי החומר

לגילוי זה יש השלכות משמעותיות מעבר לפיזיקה התיאורטית. חיזוי מדויק של נקודות התכה הוא חיוני במדעי החומרים, עם יישומים החל מפיתוח תרופות ועד לתכנון חומרים מתקדמים ותחומים אחרים שבהם חיזוי דיאגרמות פאזות חשוב. עבודתו של פרופסור טרצ'נקו סוללת את הדרך להבנה מעמיקה יותר של מעברי פאזה ויצירת חומרים חדשים בעלי תכונות מותאמות.