Ядерная материя близка к точке квантового фазового перехода

Квантовый фазовый переход в атомном ядре

Рис. 1. Квантовый фазовый переход в атомном ядре: при небольшом изменении ядерных сил компактное ядро (слева) можно вдруг превратиться в газ слабовзаимодействующих альфа-частиц (справа). Решетка символизирует метод численного расчета, который использовался в недавней статье для обнаружения, что ядерная материя действительно близка к точке квантового фазового перехода. Рисунок из статьи D. J. Dean. Viewpoint: Uncovering  Quantum Phase Transition in Nuclei

Численные расчеты энергии связи нескольких ядер (8Be, 12C, 16O, 20Ne) убедительно доказали наличие квантового фазового перехода на диаграмме моделей ядерной материи. С одной стороны этой границы находятся обычные компактные ядра, с другой — газ из альфа-частиц, неспособных связаться во что-либо более прочное. Более того, судя по всему, реальная ситуация лежит довольно близко к этой точке, что открывает новые возможности для более детального изучения устройства альфа-кластерных атомных ядер.

Главная задача ядерной физики

Ядерная физика уже давно не передовой край фундаментальной науки. Тем не менее, она остается очень сложной для расчетов и, одновременно с этим, практически важной областью физики. Изотопов уже известно тысячи, а с учетом их возбужденных состояний — многие десятки тысяч. Все они играют роль в разнообразных ядерных превращениях, начиная от выгорания топлива в ядерных реакторах и заканчивая нуклеосинтезом в ранней Вселенной. И всё это необходимо уметь аккуратно рассчитывать.

Главная проблема ядерной физики — вычислить энергию связи и структуру произвольного набора протонов и нейтронов; отсюда затем получится и радиоактивность, и все остальное. Эта вычислительная задача очень сложна. Даже парное взаимодействие двух нуклонов (протонов или нейтронов) — довольно навороченная штука, а многонуклонные взаимодействия вконец усложняют эту задачу даже для небольших ядер. Поэтому физикам приходится либо строить описательные модели, привлекая физические аналогии, либо пытаться считать все честно, в лоб, из первых принципов, с помощью очень сложных численных расчетов. В последнее десятилетие здесь произошел существенный прогресс: в рамках разных подходов физики научились достаточно точно рассчитывать структуру и энергию связи небольших ядер (см. обзорную статью Modern theory of nuclear forces). Однако даже если суперкомпьютер выдает вам число, всегда полезно иметь четкое понимание физической картины, стоящей за этим результатом.

В недавней статье большой группы теоретиков Nuclear Binding Near a Quantum Phase Transition, опубликованной в журнале Physical Review Letters, рассказывается о качественно новом результате ядерной физики, можно даже сказать, о новом взгляде на ядерную связь. На основе численного исследование альфа-подобных ядер, то есть ядер с четным и равным числом протонов и нейтронов, авторы пришли к выводу, что ядерная материя находится близко к порогу квантового фазового перехода. Если бы законы ядерной физики слегка отличались от реальности и наш мир оказался бы за этим порогом — никаких ядер тяжелее гелия не существовало бы. Более тяжелые ядра попросту разваливались бы в набор альфа-частиц и отдельных нуклонов. Так что можно в очередной раз сказать, что нашему миру — с его сложным химическим составом, способным создать жизнь — очень повезло с физическими законами.

Квантовые фазовые переходы

Прежде чем рассказывать о самой работе, надо объяснить, что это такое — квантовый фазовый переход.

Всем прекрасно известно, что одно и то же вещество в зависимости от внешних условий может находиться в разных агрегатных состояниях, или, чуть аккуратнее, в разных термодинамических фазах. При изменении температуры или давления происходит фазовый переход: вещество превращается из одной фазы в другую. Мы нагреваем лед — он плавится, нагреваем воду — она закипает. Молекулы при этом остаются те же, микроскопические силы взаимодействия между ними не меняются, а изменяется лишь оптимальный способ их организации при повышении температуры. Силы притяжения стремятся упорядочить структуру вещества, тепловое движение, наоборот, разупорядочивает. Можно сказать, что именно борьба теплового движения против сил притяжения заставляет вещество кардинально перестраиваться.

У теплового движения есть «союзник» в борьбе против тотального порядка — это квантовые флуктуации частиц. Согласно квантовой механике, невозможно абсолютно точно локализовать частицу; она всегда существует в виде облачка, размазанного по какому-то объему. Даже если температуру опустить до абсолютного нуля, выморозив всё тепловое движение, квантовые флуктуации все равно останутся и будут стремиться разупорядочить систему.

В отличие от температуры, квантовые флуктуации нельзя сделать сильнее или слабее. Зато в некоторых ситуациях можно изменить силы притяжения между частицами. Если притяжение слишком слабое, квантовые флуктуации побеждают, и вещество становится рыхлым или газообразным. Если притяжение достаточно сильное, оно держит квантовые флуктуации «в узде» и обеспечивает плотную структуру вещества. Плавно меняя силу притяжения, можно наблюдать самый настоящий фазовый переход из одного состояния в другое. Но только температура в нем не играет никакой роли; она вообще может быть сколь угодно близкой к нулю. Превращение происходит не из-за теплового, а из-за квантового движения частиц — и потому оно называется квантовым фазовым переходом. Умеренно популярное введение в эту тему можно найти в обзорах С. М. Стишов. «Квантовые фазовые переходы» и M. Vojta. Quantum phase transitions.

Информация о том, что в какой-то системе есть квантовый фазовый переход, очень важна для понимания того, как эта система живет, какие в ней степени свободы (а это, в свою очередь, ключевой вопрос всей физики конденсированного вещества). Этот фазовый переход не требуется даже наблюдать; просто близость к нему может оказаться подсказкой для лучшего понимания явлений в этой системе. Поэтому все примеры, в которых встречается квантовый фазовый переход, вызывают особенный интерес и теоретиков, и экспериментаторов.

Поиск квантового фазового перехода в ядерной материи

Вернемся теперь к атомным ядрам, капелькам ядерной материи. Физики умеют физически воздействовать на свойства ядерного вещества. Например, можно столкнуть ядра друг с другом на большой энергии и увидеть, как в образовавшемся сверхгорячем и сверхплотном сгустке ядерная материя испытывает фазовый переход в кварк-глюонную плазму. Но это обычное, тепловое фазовое превращение.

С квантовыми фазовыми переходами в ядерной физике сталкиваться пока не приходилось. Это и неудивительно. Мы не умеем «подкручивать» ядерные силы, а значит, не можем плавно переводить ядро из одного состояния в другое. Однако мы можем изучать этот вопрос теоретически, путем достаточно точного моделирования ядерных сил. Именно это и было сделано в новой работе на примере альфа-подобных ядер, то есть ядер, нуклонный состав которых кратен составу альфа-частицы.

Выделенная роль таких ядер вызвана вот чем. Экспериментально известно, что альфа-частица (два протона и два нейтрона) — это исключительно крепкий ядерный конгломерат. Настолько крепкий, что другие ядра, содержащие четное и равное число протонов и нейтронов, можно в некотором приближении рассматривать как слипшиеся альфа-частицы, а не как простой набор протонов и нейтронов. Два таких кластера (ядро 8Be) вообще не образуют устойчивого ядра — намек на то, что ядерное притяжение между альфа-частицами не такое уж и сильное. Три кластера, то есть ядро 12С, — вполне себе устойчиво. Но у него есть очень важное слабо связанное возбужденное состояние (хойловское состояние), которое играло ключевую роль в нуклеосинтезе в ранней Вселенной и без которого вообще во Вселенной не было бы нас с вами. Другие ядра (кислород-16, неон-20 и т. п.) еще крепче, но спектр их возбуждений тоже может содержать интересные состояния.

Авторы новой работы решили выяснить, поменяется ли эта картина, если закон ядерных сил чуть-чуть «подправить». Для этого они построили две модели нуклон-нуклонного взаимодействия (модель A и модель B) и, в рамках сложного численного расчета на основе киральной эффективной теории поля на решетке, вычислили энергию связи альфа-подобных ядер вплоть до 20Ne. Обе модели были взяты вовсе не с потолка, а базируются на данных многочисленных низкоэнергетических экспериментов по столкновению протонов. Они слегка различаются степенью локальности в нуклонном взаимодействии, но для изотопов водорода и гелия дают почти идентичные результаты. Однако для ядер потяжелее они начинают расходиться. Поскольку целью работы было не точно совпасть с экспериментом, а показать наличие нового эффекта и дать возможность другим группам проверить их результаты, авторы работы в расчетах специально ограничились самым первым приближением теории возмущений.

Модели A и B отличались своим устройством совсем чуть-чуть, однако приводили к кардинально разным картинам ядерной материи. Для модели A энергия связи альфа-подобных ядер получалась, с точностью лучше процента, кратной энергии связи альфа-частицы. Например, энергия связи 16O получилась ровно в 4 раза больше энергии связи альфа-частицы. Это означает, что в этой модели тяжелых ядер как таковых не возникает; вместо них модель предсказывает разреженный газ из альфа-частиц. Модель B, напротив, демонстрирует избыток энергии связи по сравнению с набором альфа-частиц. Ядра в этой модели получаются вполне себе крепкие, включая и нестабильный в природе бериллий-8. Эти два результата — альфа-ядра в виде компактного ядра и в виде разреженного газа — проиллюстрированы на рис. 1.

Следующим шагом авторы решили проверить, что произойдет с ядерной материей, если взять нечто среднее между моделями A и B. Они записали потенциал взаимодействия в виде \(V = (1-\lambda) V_A + \lambda V_B\), где параметр λ меняется от нуля до единицы. Нуль означает чистую модель A, единица — чистую модель B. Плавно меняя λ, авторы отслеживали энергии связи тех же самых ядер.

Рис. 2. Квантовая фазовая диаграмма ядерной материи, полученная в статье

Рис. 2. Квантовая фазовая диаграмма ядерной материи, полученная в статье. В области слева (показана голубым) тяжелые ядра не существуют, вместо них имеется газ альфа-частиц. В области справа (показана зеленым) тяжелые ядра способны образовываться. Красная полоса между ними — линия квантового фазового перехода. Изображение из обсуждаемой статьи в Physical Review Letters

На рис. 2 показаны результаты. По вертикали отложен избыток энергия связи в нагрузку к собственной энергии альфа-частиц. Нуль на этой шкале означает, что получился набор альфа-частиц, значения ниже нуля — компактное ядро. При λ = 1 (чистая модель B) все ядра хорошо связаны, но с уменьшением этого параметра энергии связи ползут вверх и одна за другой достигают нуля. При λ = 0 (чистая модель A) все изученные ядра диссоциировали на альфа-частицы.

Этот рисунок представляет собой первую попытку построить квантовую (не термодинамическую!) фазовую диаграмму ядерной материи в рамках использованных авторами приближений. Эту диаграмму разделяет на две части красная полоса — линия квантового фазового перехода. Слева от нее ядерная материя существует в виде разреженного газа альфа-частиц, которые неспособны собраться во что-то большее. В области справа — как минимум некоторые тяжелые ядра существуют. Реальная ядерная материя в нашем мире лежит справа, в зеленой зоне, но не так уж далеко от квантового фазового перехода. Более точную оценку близости можно будет дать только после повторения того же исследования, но уже без упрощений, с максимально правдоподобным взаимодействием.

С технической стороны, исследование показало, что взаимодействие альфа-частиц исключительно чувствительно к деталям нуклон-нуклонного взаимодействия. Чуть-чуть изменяется модель — и альфа-частицы либо соединяются в крепкие тяжелые ядра, либо живут отдельно. Рассеяние альфа-частиц друг на друге тоже сильно зависит от деталей нуклонных сил. Но это значит, что задачу можно обратить: можно использовать данные по рассеянию альфа-частиц для резкого улучшения моделей нуклонного взаимодействия. Такой подход уже использовался в других моделях, и авторы видят здесь еще один шаг к уточнению расчетов ядерной структуры из первых принципов.

Благодаря близости ядерной материи к квантовому фазовому переходу появляется также новый метод изучения альфа-кластерных ядер и их возбужденных состояний. Например, хойловское состояние в углероде, которое усилиями этой же группы авторов не так давно было воспроизведено в сложном численном расчете из первых принципов, может оказаться связанным с не менее знаменитыми ефимовскими состояниями. В общем, в дополнение к зубодробительному численному расчету у физиков появляется новая возможность качественного понимания эффектов ядерной структуры.

Источник: S. Elhatisari et al. Nuclear Binding Near a Quantum Phase Transition // Physical Review Letters. V. 117, 132501 (19 September 2016); статья доступна также как препринт arXiv:1602.04539 [nucl-th].

Игорь Иванов


46
Показать комментарии (46)
Свернуть комментарии (46)

  • Rattus  | 13.10.2016 | 14:03 Ответить
    Снова на сцене: "Всё антропнее и антропнее." или "Казалось бы - причём здесь Мультиверсумъ?" ;~]

    Похоже, ещё неоткрытые запасы красивого и стройного порядка в этом Мироздании стремительно подходятъ к концу...
    Ответить
    • nicolaus > Rattus | 13.10.2016 | 19:58 Ответить
      «Казалось бы - причём здесь Мультиверсумъ?" ;~]»

      А может быть все-таки эволюция материи? Только эволюция в состоянии создать системы на грани тонкого баланса.
      Ответить
      • Rattus > nicolaus | 14.10.2016 | 06:06 Ответить
        Физические следствия смолинских спекуляций экспериментального подтверждения не получили:
        http://elementy.ru/novosti_nauki/432250/Kvantovaya_gravitatsiya_mozhet_privodit_k_eshche_odnomu_nablyudaemomu_effektu
        Ответить
        • nicolaus > Rattus | 14.10.2016 | 18:08 Ответить
          Идеи Смолина Ли я не разделяю, в т.ч. его идею эволюции вселенных. У меня совсем другая гипотеза. Я думаю, что мне удалось найти некоторые важные аспекты «мегапарадигмы эволции» материи, о которой пишется в статье «Эволюционная мегапарадигма: возможности, проблемы, перспективы». Л. Е. Гринин, А. В. Марков, А. В. Коротаев, А. Д. Панов.
          Ответить
  • ChiefPilot  | 13.10.2016 | 14:08 Ответить
    Получается, если найти аналог температуры но для квантового движения, и научиться этим аналогом локально управлять (меньше квантового движения <==> больше квантового движения), то вот вам и дезинтегратор (а на другом конце квантовый упаковщик-сохраняльщик?)? :)
    Ответить
    • Игорь Иванов > ChiefPilot | 13.10.2016 | 14:19 Ответить
      Дело за малым, найти этот аналог.
      Ответить
  • trvit  | 13.10.2016 | 15:26 Ответить
    Игорь, спасибо за интересную статью, но есть небольшое замечание насчет бора-8: бор пятый элемент, а в 2 α-частицах по 4 протона и нейтрона. Этот несуществующий нуклид — бериллий-8.
    И можно еще по поводу устойчивости ядер спросить: в CRC handbook of physics and chemistry я видел данные по периодом и модам полураспада кальция-40, свинца-204,207-208 и ряда других изотопов, которые обычно считают стабильными; он был указан как > и число (как для протона например). Из других источников подобные сведения нашел разве что в английской Вики с примечанием о наблюдаемой стабильности. Массы предполагаемых продуктов распада для этих изотопов меньше масс исходных ядер и законы сохранения вроде тоже никаких запретов не накладывают. Я правильно понимаю, что если масса продуктов распада меньше массы исходного ядра и законы сохранения не нарушаются, то процесс распада идет, а экспериментаторы его просто еще не обнаружили. Заранее большое спасибо за ответ.
    Ответить
    • PavelS > trvit | 13.10.2016 | 17:10 Ответить
      Насчет бора-8 - плюсую.

      Есть двойной-бетараспад, или двойной электронный захват. Если пренебречь массой нейтрино, то чисто теоретически возможна смена атомного номера сразу на 2, практически такое невозможно или почти невозможно или уж по крайней мере крайне замедлено. Тут интересен кальций-48
      Ответить
    • Игорь Иванов > trvit | 13.10.2016 | 17:14 Ответить
      Жесть, как это я так умудрился! Спасибо, поменяем на бериллий.

      Насчет кальция-40 и др. — да, бывают изотопы, которые по энергетическим соображениям метастабильны, но время жизни такое большое, что распад до сих пор не наблюдался. Так же как и возбужденные состояния атомов тоже могут быть настолько долгоживущими, что их распад в лаборатории не измерим. С кальцием-40 дополнительный момент: само по себе ядро стабильное относительно распада, но оно метастабильно в среде, поскольку может захватить два электрона. Вот есть недавная экспериментальная статья по этому изотопу: https://arxiv.org/abs/1604.08493
      Ответить
      • trvit > Игорь Иванов | 13.10.2016 | 20:44 Ответить
        Спасибо за ответ и за ссылку, интересные результаты.
        Насчет среды это да, тоже любопытная деталь.
        Ответить
      • VICTOR > Игорь Иванов | 14.10.2016 | 00:06 Ответить
        Вот что-то про кальций нашел:
        https://arxiv.org/abs/1604.08493 - много лет там конечно время жизни.
        Электронный захват характерен для многих легких атомов (изотопы титан-44, хром-51, марганец-53 и -54).
        Ответить
  • glioma  | 13.10.2016 | 16:24 Ответить
    1
    Ответить
    • Игорь Иванов > glioma | 13.10.2016 | 17:16 Ответить
      Ваш комментарий будет удален. При настойчивом повторении — бан. Правила модерации комментариев тут: http://igorivanov.blogspot.com/p/elementy-comments.html , примите их, пожалуйста, к сведению.
      Ответить
  • Алексей Петренко  | 13.10.2016 | 16:37 Ответить
    Спасибо за интересную статью! А о каких возможных экспериментах по рассеянию альфа-частиц идет речь? Что-то вроде рассеяния альфа-частиц с энергией 0.1-100 МэВ на газообразном гелии? (напр. экспериментов с внутренней газовой мишению на накопителях ионов). Этим кто-нибудь кроме GSI занимается?
    Ответить
    • Игорь Иванов > Алексей Петренко | 13.10.2016 | 17:27 Ответить
      В статье ссылка стоит на обзор аж 1969 года: http://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.41.247
      Соответственно, данные там еще старые, начиная с 30-х годов. Конкретно, интересуют фазовые сдвиги как функция энергии в области порядка МэВ с целью извлечь длину рассеяния. Про новые эксперименты я не знаю. Если авторы ни на что больше не ссылаются, то, видимо, данных по фазовым сдвигам нет.
      Ответить
      • Алексей Петренко > Игорь Иванов | 13.10.2016 | 17:54 Ответить
        Спасибо, интересно! Сейчас, наверное, многое можно гораздо точнее померить, чем 50 лет назад.
        Ответить
  • Kyu  | 14.10.2016 | 11:32 Ответить
    Терминологический вопрос. Насколько здесь вообще оправдано понятие "фазовый переход"?
    Ответить
    • VeNOO > Kyu | 14.10.2016 | 16:35 Ответить
      А что вам не нравится-то?
      Ответить
  • VladTmb  | 14.10.2016 | 11:48
    Комментарий скрыт
    • PavelS > VladTmb | 14.10.2016 | 14:55 Ответить
      Вы неверно инвольтированы к эгрегору. Подлежит разинвольтации.
      Ответить
  • lesnik  | 15.10.2016 | 08:57 Ответить
    Если правильно понял, при больших квантовых флуктуациях ядро должно становиться более рыхлым, газом из альфа частиц. Тогда, казалось бы, то же самое должно происходить при повышении температуры. В твердом теле так бывает. Увеличение давления при нулевой температуре может приводить к возрастанию квантовых флуктуаций (через увеличение туннелирования через уменьшающийся потенциальный барьер) и фазовому переходу. То же самое происходит при увеличении температуры.
    Ответить
    • trvit > lesnik | 15.10.2016 | 13:02 Ответить
      Ну да, при температурах в сотни миллионов и миллиарды кельвин тепловой энергии хватает на возбуждение и распад ядер (например,в недрах звезд, которые взрываются как сверхновые). При комнатных и близких энергии не хватит даже возбудить внутренние электронные оболочки.
      Ответить
      • lesnik > trvit | 15.10.2016 | 14:00 Ответить
        Ну а смоделировать, казалось бы, непроблема.
        Ответить
        • PavelS > lesnik | 16.10.2016 | 00:23 Ответить
          Вся статья о том, что проблема. Не умеют толком моделировать. Причем до такой степени, что не могут даже понять, может ли существовать такой атом (как Бе-8) или нет.
          Ответить
          • Игорь Иванов > PavelS | 16.10.2016 | 02:29 Ответить
            Это вы как-то слишком пессимистично интерпретируете расчеты. Расчеты в этом подходе (киральная эффективная теория поля на решетке) позволяют найти основное состояние Be-8 и увидеть, что оно лежит выше двух альфа-частиц. Удается даже увидеть хойловское состояние в углероде. Могут быть вопросы к адекватности и применимости метода, но моделировать уже умеют.

            В этой статье специально использовался упрощенный вариант расчета, чтобы поиграться с моделями.
            Ответить
          • lesnik > PavelS | 16.10.2016 | 08:34 Ответить
            Да, вроде бы все изначальные расчеты — при нулевой температуре, про давление не знаю, может ли быть учтено.
            Ответить
  • lesnik  | 15.10.2016 | 14:03 Ответить
    Еще подумал. Фазовый переход — коллективный эффект, который в чистом виде наблюдается только в пределе бесконечного числа частиц. Тут с десяток частиц и можно говорить только о изменении основного состояния. Хотя, конечно, вопрос терминологии. Основное состояние меняется скачком при плавном изменении параметра.
    Ответить
    • Игорь Иванов > lesnik | 16.10.2016 | 02:31 Ответить
      Ну тут имеется в виду, что фазовых переход будет в сплошной ядерной материи, а не только в этих ядрах. На второй картинке есть точки лямбда-8, ... лямбда-20, а красная линия проходит через лямбда-бесконечность.
      Ответить
  • Канделябр  | 16.10.2016 | 17:29 Ответить
    ГРАНЬ? А всё то наше человечество существует разве ни на грани океана и атмосферы? Венера родилась из пены морской, а что такое пена? Грань между водой и воздухом. Чуть выше задохнулся, чуть ниже захлебнулся. А Солнце разве не грань? Чуть меньше -замёрзли, чуть больше- сгорели. Постоянная Планка тоже стоит на грани, чуть больше неограниченное расширение, чуть меньше - сжатие. Вся то наша жизнь - даже не поход, а танец на лезвии бритвы. А мы ещё сами пытаемся себя уничтожить.
    Ответить
    • prometey21 > Канделябр | 16.10.2016 | 22:47 Ответить
      Болтовня!!!
      Ответить
  • mikhail durnev  | 17.10.2016 | 11:55 Ответить
    Игорь, спасибо за интересную статью. Квантовые переходы, о которых Вы написали, идейно очень похожи на переход Андерсона (Мотта) диэлектрик-проводник. Там тоже, плавно меняя какую-то характеристику потенциала, мы переходим от локализованных состояний к делокализованным (например, если взять трехмерную потенциальную яму и постепенно уменьшать ее глубину, то известно, что в какой-то момент локализованное состояние пропадет). Есть ли какие-то принципиальные отличия между этими явлениями?
    Ответить
  • EuNew  | 17.10.2016 | 19:29 Ответить
    А каковы, собственно, последствия такого перехода, случись он в ядрах реальных атомов входящих в молекулу или кристаллическую решетку? Ядро останется ядром, пусть и в другом состоянии, или вещество будет полностью разрушено, превратившись в радиоактивное облако водорода и гелия?
    Ответить
    • tetrapack > EuNew | 18.10.2016 | 18:41 Ответить
      Второй вариант.
      То есть во вселенной образовались бы только звезды, в которых горел бы водород по pp-цепочке до гелия. А дальше гелиевый белый карлик, нейтронная звезда, или черная дыра, в зависимости от массы звезды. И все, никакой космической пыли, никаких планет.
      Взрывы сверхновых не производили бы тяжелых элементов. Только межзвездный газ из водорода и гелия, и остывающие БК, НЗ, и ЧД. Унылая была бы вселенная. Это все, если рассматривать упрощенный вариант, с энергетикой реакции рр-цепочки такой же как и в нашем мире.
      А если энергия этой реакции также значительно уменьшится (что, по идее логично, т.к. энергия связи нуклонов в альфа частице должна снизиться в этом случае), то, возможно, вообще, сгустки межзвездного водородно-гелиевого газа газа коллапсировали бы в черные дыры, "проскакивая" стадию звезды с устойчивым горением. В итоге были бы черные дыры и холодный газ. Это еще более унылая вселенная :)
      Ответить
    • tetrapack > EuNew | 18.10.2016 | 18:57 Ответить
      Ах, да, простите, увлекся.
      Конечно же, произойди этот переход сейчас, то все вещество (кроме изотопов водорода и гелия) мгновенно бы превратилось чистый гелий-4.
      Ответить
    • Игорь Иванов > EuNew | 19.10.2016 | 02:20 Ответить
      Вы воспринимаете слово «переход» как некий процесс, который вполне может произойти, надо лишь чуть-чуть «надавить» или еще как-то поменять условия. Нет, этот переход в нашей вселенной, с ее физическими законами, произойти не сможет. Близость ядерной материи к точке фазового перехода — не переменная, а постоянная, по крайней мере в нашей вселенной.
      Ответить
      • tetrapack > Игорь Иванов | 22.10.2016 | 07:46 Ответить
        Игорь, да, согласен, нужно было оговориться, что это, конечно, все теоретически. В реальности, в нашей вселенной, конечно же такого перехода быть не может.
        Ответить
  • dasem  | 18.10.2016 | 19:43 Ответить
    Игорь, Вы, вероятно, знаете о существовании работы Ю.Б. Румера и А.И. Фета, объясняющей симметрию таблицы Менделеева? Их не интересовала масса ядра, только заряд. Изотопами они не занимались, но в свете развернувшихся тут разговоров о фазовом переходе и изотопах у меня возникает вопрос: "Нет ли в таблице существующих стабильных изотопов симметрии?"
    Ответить
    • Игорь Иванов > dasem | 19.10.2016 | 02:30 Ответить
      Я именно что «знаю о существовании», ничего существенного по ней сказать не могу. Но в любом случае их работа имеет сейчас лишь исторический и, возможно, педагогический интерес, но никак не может претендовать на что-то передовое.

      Симметрии, по крайней мере, приближенные, есть, та же изотопическая симметрия, например. Или магические числа, получающиеся при заполнении оболочек. Но это не те симметрии, которые вы бы хотели увидеть. Откройте таблицу нуклидов, например http://www.nndc.bnl.gov/chart/ , покликайте, посмотрите зависимости, попробуйте сами подметить какие-то закономерности.
      Ответить
      • dasem > Игорь Иванов | 19.10.2016 | 19:47 Ответить
        "Но это не те симметрии, которые вы бы хотели увидеть." Смысл этого предложения от меня ускользает. Физики иногда высокомерно поучают биологов бессвязными статьями о сложных симметриях генетического кода (например, https://www.newscientist.com/article/mg14119152.600-science-broken-symmetry-in-the-genetic-code-/). А математики вокруг той же таблицы начинают колдовать с р-адическими числами. А вот статью Румера на тему симметрии таблицы генетического кода я могу только похвалить. Она не устарела и имеет смысл для биологии и химии.
        Работа Румера и Фета среди химиков не прижилась, хотя она позволяет записать таблицу Менделеева изящнее, и, видимо, могла бы стать полезной химикам, если бы авторы и читатели сделали бы несколько шагов навстречу.
        "Увидеть симметрию" мне не так просто. В противоположность маленькой табличке генетического кода, список изотопов внушителен, я его никак глазом окинуть не могу. Возможно, это как раз объект для написания статей на тему broken symmetry. Любопытно было бы узнать не написаны ли такие статьи уже.
        Ответить
        • Hom > dasem | 19.10.2016 | 23:18 Ответить
          Прошу меня извинить за резкие оценки, но относительно новый текст калифорнийского химика Eric Scerri (January 7th 2016)
          Those four new elements
          http://blog.oup.com/2016/01/four-new-super-heavy-chemical-elements/
          демонстрирует сколь медленно и опосредованно
          физика и математика влияют на химию. Трижды изобретенный
          в ХХ веке совершенно ошибочный принцип AFBAU,
          заводит и физику и химию в тупик, как только речь
          заходит о систематизации химических элементов.
          И это абсолютно не понятно, если учесть то, что
          математики Ю.Б.Румер, А.И.Фет, Ю.И. Кулаков эту проблему решили.
          Вот ссылка на работу Ю.И.Кулакова (.pdf)
          http://tinyurl.com/kpal6t3
          Взгляните на стр. 12 (таблица химических мультиплетов)
          и стр 14 (Резюме). Раскраска таблицы на стр. 12 четырьмя цветами
          принципиально важна! Это и есть проявление симметрии которая
          не очевидна у уважаемого химика Eric Scerri.
          Ответить
          • prometey21 > Hom | 23.10.2016 | 20:17 Ответить
            Где Вы откопали такую древнюю таблицу элементов (http://tinyurl.com/kpal6t3)! Ku - курчатовия нет в таблице Менделеева уже лет сорок!!! Резерфордий (Rf), Дубний, Сиборгий, Борий и т.д. царствуют в таблице весь 21-й век! Зачем "опираться" в своих "исследованиях" на такую устаревшую информацию!!!
            Ответить
            • Hom > prometey21 | 27.10.2016 | 19:37 Ответить
              Уважаемый prometey21 (!) Вы считаете таблицу на стр.12
              не достойной внимания, но это, по моему мнению, ошибка! Таблица своего рода основа для глубочайших обобщений. Из неё, например, непринуждённо
              получается естественная классификация химических
              элементов. Для этого нужно разделить её на две части.
              В одной оставить все элементы с нечётным номерами, а
              в другой с чётными номерами. Результат ошеломляет!
              Получается кристальной чистоты химическая ипостась
              периодической закономерности. Ясно видны 32-е группы
              химических элементов. И дважды по восемь (16) периодов!
              Всё это вообще удивительно и вскрывает глубоко скрытый слой природной симметрии. И это далеко не всё, что
              может быть извлечено из таблицы Ю.И.Кулакова...
              Ответить
              • prometey21 > Hom | 28.10.2016 | 01:16 Ответить
                Извините! Я этих красот симметрии как-то не заметил. Вообще этот уровень - ядерно-химический меня не очень увлекает. Мне больше нравится рассматривать редкие и сверхредкие распады элементарных частиц! В них могут быть найдены элементы Новой Физики! А это другой уровень глубины исследования материи!!!
                Ответить
                • Hom > prometey21 | 28.10.2016 | 13:23 Ответить
                  Ключевые слова изначально затронутые в данной дискуссии:
                  ядерная материя, точки квантового фазового перехода.
                  Возможно, что вам мало интересен
                  результат, структура конечного "продукта"-- стабильной материи,
                  систематика её атомов. Вероятно, вы считаете
                  это общим местом, банальностью и полем для
                  незначительных уточнений. Я правильно вас понял?
                  Однако, тут дело гораздо хуже и много хаотичнее, чем некоторым представляется!
                  Так исторически сложилось, что "мэйн стрим" завел
                  науку в некий принципиальный тупик, и абсолютно необходимо вернуться
                  назад и проверить некие "основы", сформировавшиеся в первой
                  половине XX века. Я подразумеваю принципы заложенные в "икону"
                  всей науки -- таблицу химических элементов!
                  Не проделав этого, мы рискуем ещё долго бродить по
                  болоту с кочками заблуждений, например, в виде мифических
                  островов ядерной стабильности.
                  Вот почему я извлек на "всеобщее обозрение" и
                  обсуждение эту "старую/новую" таблицу созданную
                  Ю.И. Кулаковым. Её и можно считать основой
                  Новой и старой физики, а заодно и химии!
                  Понимая спорность своих утверждений,
                  вынужден добавить, по моему (!)скромному(!)
                  мнению.
                  Ответить
                  • prometey21 > Hom | 28.10.2016 | 14:55 Ответить
                    Насчет химии достигнут важный результат, отмеченный Нобелевской премией в 1998 году, в теории функционала плотности. Ссылка https://ru.wikipedia.org/wiki/Теория_функционала_плотности . Тогда же в 1998 году дали премию за развитие вычислительных методов квантовой механики.
                    Ответить
                    • Hom > prometey21 | 28.10.2016 | 18:38 Ответить
                      Спасибо за ссылку и внимание уважаемый (!) prometey21 (!)
                      Вы не врубились, не увидели удивительной симметрии, а жаль.
                      P.S. Речь шла о её огромной и незаменимой роли
                      на пути познания природы...
                      https://ru.wiktionary.org/wiki/врубиться
                      (прост. начать понимать, осознавать
                      (услышанное, напечатанное, происходящее и т. п.);
                      вникнуть в суть чего-либо.
                      Успехов вам в вашем занятии статистическими
                      играми с "ускользающим".
                      Ответить
  • Фома  | 22.10.2016 | 22:31 Ответить
    Вы так щедро разбрасываетесь ссылками, что мой браузер на грани квантового фазового перехода на Кольцевую линию. Спокойней надо быть, у рядового Юзера может взорваться мозг(
    Ответить
Написать комментарий

Другие новости


Элементы

© 2005-2017 «Элементы»