De Gesmolten Code Gekraakt: Meer dan 100 jaar oud natuurkundeprobleem opgelost

Onderzoek onthult een eenvoudige parabolische vergelijking die smeltpunten beheerst, toont een fundamentele eenheid aan over verschillende materialen en bevordert het begrip van faseovergangen. Credits: SciTechDaily.com

Een professor heeft een baanbrekende theorie ontwikkeld die een universele methode biedt voor het voorspellen van smeltpunten, waarmee een eeuwenoude uitdaging in de fysica wordt aangepakt en aanzienlijke voordelen worden geboden voor de materiaalwetenschap.

Een langdurig probleem in de fysica is eindelijk gekraakt door professor Kostya Trachenko van de School of Physical and Chemical Sciences van Queen Mary University in Londen. Zijn onderzoek, gepubliceerd in het Physical Review E, onthult een algemene theorie voor het voorspellen van smeltpunten, een fundamentele eigenschap waarvan het begrip wetenschappers al meer dan een eeuw in verwarring heeft gebracht.

Decennialang was ons begrip van de drie fundamentele toestanden van de materie - vaste stoffen, vloeistoffen en gassen - afhankelijk van temperatuur-druk fase-diagrammen. Deze diagrammen tonen de omstandigheden aan waarin elke toestand bestaat, met duidelijke lijnen die ze scheiden. Echter ontbrak er één cruciale lijn, de smeltlijn, die de overgang tussen vast en vloeibaar markeert, aan een universele beschrijving.

De theorie van professor Trachenko overbrugt deze kloof. Door het ontwikkelen van een nieuw raamwerk dat recente vooruitgang in vloeistoftheorie opneemt, toont hij aan dat smeltlijnen kunnen worden beschreven door een eenvoudige parabolische vergelijking. Dit biedt niet alleen een praktisch hulpmiddel voor het voorspellen van smeltpunten, maar onthult ook een verrassende universaliteit over verschillende soorten materialen. Deze universaliteit komt voort uit het observeren dat parameters in de parabolische vergelijking worden bepaald door fundamentele fysische constanten zoals de constante van Planck en de massa en lading van het elektron.

"De eenvoud en universaliteit van dit resultaat zijn bijzonder opwindend", legt professor Trachenko uit. "Het suggereert dat smelten, ondanks de complexiteit ervan, een fundamentele eenheid vertoont over diverse systemen, van edelgassen tot metalen."

Deze ontdekking heeft belangrijke implicaties buiten de theoretische fysica. Een nauwkeurige voorspelling van smeltpunten is cruciaal in de materiaalwetenschap, met toepassingen variërend van geneesmiddelontwikkeling tot het ontwerpen van geavanceerde materialen en andere gebieden waar het voorspellen van fasediagrammen belangrijk is. Het werk van professor Trachenko effent de weg voor een dieper begrip van faseovergangen en de creatie van nieuwe materialen met op maat gemaakte eigenschappen.