Теоретики предсказали расплавление стекла при охлаждении

Из-за причуд квантовой механики твёрдые аморфные материалы способны становиться жидкостью не при нагреве, как бывает обычно, а при охлаждении до температуры в доли градуса выше абсолютного нуля.

Влияние квантовых эффектов на фазовые превращения физики выявляли при помощи компьютерного моделирования (иллюстрация Thomas E. Markland, Eran Rabani, David R. Reichman et al./Nature Physics).

Такой вывод сделали Эран Рабани (Eran Rabani) из университета Тель-Авива, а также его коллеги из Колумбийского университета в Нью-Йорке (Columbia University) и университета Цукубы (University of Tsukuba).

Учёные объясняют, что при экстремальном охлаждении на взаимодействие молекул в куске стекла (и их взаимное расположение) начинают оказывать огромное влияние квантовые эффекты (например, туннелирование частиц), корпускулярно-волновой дуализм и, как следствие, принцип неопределённости Гейзенберга.

Как утверждают исследователи, квантовые флуктуации могут и способствовать, и, напротив, препятствовать формированию стекла. И потому при выполнении ряда условий, мы можем расплавить стекло, не нагрев, а охладив его. (Это парадоксальное на первый взгляд заключение заставляет вспомнить опыт с затвердеванием золота при сверхскоростном нагреве.)

Такой «трюк», разумеется, не является целью сам по себе. Просто подобные модели помогают разобраться на атомном уровне — почему те или иные материалы ведут себя так, а не иначе. Физики отмечают, что полное понимание процесса преобразования жидкости в стекло до сих пор является одной из нерешённых научных задач.

«Мы надеемся, что будущие лабораторные эксперименты подтвердят наши прогнозы», — цитирует Эрана Рабани ScienceDaily. Подробности новой работы опубликовал журнал Nature Physics.