Decifrato il codice di fusione: un enigma secolare della fisica

Un problema che ha tormentato i fisici per oltre un secolo, ovvero il codice di fusione, è stato finalmente risolto. Il professor Kostya Trachenko della School of Physical and Chemical Sciences della Queen Mary University di Londra ha elaborato una teoria rivoluzionaria che svela i segreti di questa proprietà fondamentale.

La ricerca rivela una semplice equazione parabolica che governa i punti di fusione, dimostrando un'unità fondamentale tra vari materiali e facendo avanzare la comprensione della transizione di fase.
La ricerca rivela una semplice equazione parabolica che governa i punti di fusione, dimostrando un’unità fondamentale tra vari materiali e facendo avanzare la comprensione della transizione di fase.

Il codice di fusione: un’analisi più approfondita

La teoria del Professor Trachenko ha finalmente colmato questa lacuna. Lo scienziato ha sviluppato un nuovo quadro che incorpora i recenti progressi nella teoria dei liquidi, e ha dimostrato che le linee di fusione possono essere descritte da una semplice equazione parabolica.

Questo non solo offre uno strumento pratico per prevedere i punti di fusione, ma rivela anche una sorprendente universalità tra diversi tipi di materiali. Questa deriva dall’osservazione che i parametri nell’equazione parabolica sono governati da costanti fisiche fondamentali come la costante di Planck e la massa e la carica dell’elettrone.

Il professor Trachenko ha utilizzato un approccio teorico basato sulla fisica statistica e sulla teoria del funzionale della densità per sviluppare il codice di fusione.
Esso è stato testato su un’ampia gamma di materiali, tra cui metalli, semiconduttori e composti organici.

Il codice di fusione è stato in grado di prevedere i punti di fusione con un’accuratezza superiore al 99%.

Per decenni, la nostra comprensione dei tre stati fondamentali della materia – solidi, liquidi e gas – si è basata sui diagrammi di fase temperatura-pressione. Questi descrivono le condizioni in cui esiste ogni stato, con linee distinte che li separano. Tuttavia, una linea cruciale, la linea di fusione – che segna la transizione tra solido e liquido – mancava di una descrizione universale.

Passaggi di stato della materia, calore latente e calore nei gas perfetti
Passaggi di stato della materia, calore latente e calore nei gas perfetti

Il codice di fusione: un’analisi delle sue implicazioni

il professor Trachenko ha spiegato: “La semplicità e l’universalità di questo risultato sono particolarmente entusiasmanti. Questo ha suggerito che la fusione, nonostante le sue complessità, mostra un’unità fondamentale tra diversi sistemi, dai gas nobili ai metalli”.

Le parole del Professor Trachenko sottolineano la natura rivoluzionaria della sua scoperta. La semplicità e l’universalità del codice di fusione sono aspetti sorprendenti che suggeriscono un’unità fondamentale nella fisica della fusione, indipendentemente dalla natura del materiale.

La scoperta, pubblicata sulla rivista Physical Review E, ha aperto nuove possibilità per la progettazione e la sintesi di nuovi materiali con proprietà desiderate. Per esempio, potrebbe essere possibile progettare materiali con punti di fusione più elevati per applicazioni in ambienti estremi. Inoltre, potrebbe avere un impatto significativo su diverse tecnologie, come la metallurgia, la produzione di semiconduttori e la chimica organica.

(a) ML sperimentali di Ar, He, H 2 e H 2 O. La ML di In proviene da un EOS empirico con parametri sperimentali. La ML per Fe proviene dal rif. [81] mostrato nel riquadro a causa di un diverso intervallo di temperatura e fino a 60 GPa dove esistono esperimenti statici. (b) Gli stessi ML si trovano nell'intervallo di bassa pressione e bassa temperatura (cerchi). Le linee mostrano gli adattamenti all'Eq. (19) come discusso nel testo. Credito: revisione fisica E (2024)
(a) ML sperimentali di Ar, He, H 2 e H 2 O. La ML di In proviene da un EOS empirico con parametri sperimentali. La ML per Fe proviene dal rif. [81] mostrato nel riquadro a causa di un diverso intervallo di temperatura e fino a 60 GPa dove esistono esperimenti statici. (b) Gli stessi ML si trovano nell’intervallo di bassa pressione e bassa temperatura (cerchi). Le linee mostrano gli adattamenti all’Eq. (19) come discusso nel testo. Credito: revisione fisica E (2024)

Codice di fusione: impatto sulla scienza dei materiali

L’equazione parabolica identificata dai ricercatori è sorprendentemente semplice, ma ha implicazioni profonde per la nostra comprensione della fisica della fusione. La sua semplicità la rende un potente strumento per la modellazione e la simulazione di questo processo complesso.

La scoperta di un’equazione parabolica che governa i punti di fusione di diversi materiali è un passo avanti significativo nella scienza dei materiali. La sua semplicità e universalità aprono nuove possibilità per la progettazione di nuovi materiali e tecnologie. Questa scoperta rappresenta un importante progresso nella nostra comprensione della fisica della fusione e avrà un impatto duraturo su questo campo di ricerca.

La collaborazione tra scienziati di diverse discipline è stata fondamentale per il raggiungimento di questo risultato. Il codice di fusione è uno strumento prezioso che può essere utilizzato per migliorare la nostra vita in molti modi.

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