Nova vrsta materije može odjednom biti i kruta i tekuća.
U ovom lančano rastopljenom, staljeni i čvrsti slojevi isprepliću se na atomskoj razini. Nedavno su pomoću računalnih simulacija virtualni kalij pretvorili u lančano rastopljeno stanje izlažući metal uvjetima ekstremne temperature i pritiska, objavili su znanstvenici u novoj studiji.
Nadalje, ovo dvostruko stanje nastajalo je i dramatičnim promjenama uvjeta eksperimenata u simulaciji. Ovaj dokaz je također pokazao da je lančano rastopljeno stanje stabilna vrsta materije, a ne samo prijelaz između čvrste i tekuće tvari.
Ovi su eksperimenti provedeni na atomskoj razini u virtualnom okruženju, ali kako bi moglo biti držanje predmeta u ovom neobičnom stanju?
"Izgledalo bi i osjećalo se kao kruta tvar, pa biste je mogli pokupiti, tada postoji tekući dio koji bi mogao iscuriti", koautor studije Andreas Hermann, čitatelj računalne fizike sa Fizičke škole Sveučilišta u Edinburghu i Astronomy u Škotskoj, rekao je Live Science.
"Ali nakon što se tekućina izgubi iz materijala, neki će se čvrsti dio rastopiti da bi se ponovno napunio", rekao je Hermann.
Istraživači su već u prethodnoj studiji pokazali da je kalij, visoko reaktivan metal, pomalo čudan. Pokazali su da pod visokim tlakom kalij tvori neobičnu kristalnu strukturu dviju različitih, isprepletenih rešetki, "od vrlo jednostavnog rasporeda atoma do nečeg vrlo kompliciranog", rekao je Hermann.
Za novu su studiju znanstvenici pokrenuli simulacije koje su uz visoki tlak podvrgavale i kalij. Uključivanje strojnog učenja u simulacije uvelike je povećalo broj atoma - 20 000 odjednom u ovom slučaju - koje su autori studije mogli testirati.
U novim simulacijama, kada su se stvari zagrijavale, kalij je učinio nešto vrlo čudno. Nakon što su njegovi atomi formirali isprepletenu rešetkanu strukturu, atomi u jednoj rešetki bili su snažno povezani, održavajući čvrsto stanje. No, signal s druge rešetke je nestao, što ukazuje na poremećaj u atomima, napomenuli su autori studije.
Drugim riječima, ti su atomi postali tekući, dok su njihovi neposredni atomski susjedi ostali čvrsti, stvarajući stanje koje nije ni uistinu čvrsto niti tekuće, već je mješavina oba, "međusobno povezana na atomskoj razini", rekao je Hermann.
Nakon što su uzorci kalija dostigli ovo dvostruko stanje, zadržavali su se kao djelomična tekućina i djelomično kruta, čak i nakon što se toplina pojačala stotinama stupnjeva, prema Hermannu.
Ostala istraživanja pokazala su da kalij nije jedini element koji razvija dvije isprepletene rešetke atoma pod jakim pritiskom, a ti elementi - "susjedi kalija i drugdje u periodičnoj tablici" - također mogu biti sposobni postići dio tekućine i djelomično čvrsto stanje, rekao je Hermann.
A sustav strojnog učenja koji su autori studije razvili za ispitivanje kalija mogao se koristiti i s drugim tvarima kako bi se dekodiralo kako ekstremni uvjeti na njih utječu na atomskoj razini.
"Ovo je dokaz principa: računski jeftina tehnika koja može opisati materijale u širokom rasponu pritisaka i temperatura, uključujući neka vrlo egzotična stanja poput onoga o kome smo pisali u ovom radu", rekao je Hermann. "To je naš cilj, preći na druge materijale gdje možemo odgovoriti na različita pitanja vezana uz znanost o materijalima."
Otkrića će biti objavljena putem Interneta u narednom broju časopisa Proceedings of the National Academy of Science.
