Օրեգոնի համալսարանի ամերիկացի հետազոտողները ներկայացրել են այսպես կոչված «կատարյալ ապակու» առաջին համակարգչային մոդելը. նյութ, որը տասնամյակներ շարունակ համարվում էր ֆիզիկական պարադոքս: Աշխատանքը, որը հրապարակվել է հեղինակավոր Physical Review Letters ամսագրում, ցույց է տալիս, որ նյութի նման վիճակը հնարավոր է, առնվազն երկչափ համակարգում:

Ի՞նչ է «կատարյալ ապակին» և ինչու՞ էր այն համարվում անհնար

Սովորական ապակին ամորֆ նյութ է. դրա ատոմները կամ մոլեկուլները դասավորված են քաոսային կերպով, ինչպես գերսառեցված հեղուկում, այլ ոչ թե բյուրեղներին բնորոշ խիստ կրկնվող ցանցում: Հենց այս անկարգությունն է ապակուն դարձնում պինդ, բայց փխրուն:

«Կատարյալ ապակու» գաղափարը առաջացել է դեռևս 1948 թվականին քիմիկոս Ուոլթեր Կաուզմանի շնորհիվ: Նա նկատել էր, որ ուժեղ գերսառեցման դեպքում հեղուկի էնտրոպիան (անկարգության չափը) նվազում է ավելի արագ, քան բյուրեղինը, և տեսականորեն կարող է դառնալ զրոյական: Բայց ինչպե՞ս կարող է ամորֆ նյութն ունենալ նույնքան ցածր էնտրոպիա, որքան կարգավորված բյուրեղը: Այս հարցը հանգեցրեց հայտնի «Կաուզմանի պարադոքսին», որը տասնամյակներ շարունակ շփոթեցնում էր ֆիզիկոսներին:

Ինչպե՞ս հաջողվեց «հավաքել» կատարյալ ապակին համակարգչում

Էրիկ Կորվինի գլխավորությամբ ֆիզիկոսները կիրառել են մասնիկների (սկավառակների) երկչափ համակարգի համակարգչային մոդելավորում, որտեղ մասնիկներին թույլատրվել է փոխել չափերը դասավորման ընթացքում: Սա թույլ է տվել շրջանցել սովորական սառեցման սահմանափակումները:

Արդյունքը զարմանալի էր. գիտնականները ստեղծել են ամորֆ կառուցվածք՝ զրոյական կոնֆիգուրացիոն էնտրոպիայով: Արտաքնապես այն պատահական տեսք ունի, բայց իրականում յուրաքանչյուր մասնիկ ունի միջինը վեց շփում հարևանների հետ. սա կատարյալ դասավորություն է, որը մոտ է բյուրեղի հեքսագոնալ (վեցանկյուն) ցանցին, սակայն առանց հեռակա կարգի:

Հատկություններ, որոնք փոխում են ամեն ինչ

Մոդելավորված «կատարյալ ապակին» ցուցադրում է բացառիկ կայունություն և ամրություն: Մեխանիկական ազդեցության դեպքում տատանումները դրանում տարածվում են հավասարաչափ, գրեթե ինչպես բյուրեղում, այլ ոչ թե քաոսային կերպով մարում են, ինչպես սովորական ապակու մեջ: Սա նյութը դարձնում է շատ ավելի դիմացկուն քայքայման և դեֆորմացիաների նկատմամբ:

Չնայած առայժմ խոսքը միայն երկչափ մոդելի մասին է, հեղինակները վստահ են, որ սկզբունքը կարելի է կիրառել նաև եռաչափ համակարգերի վրա: Սա հեռանկարներ է բացում գերամուր ապակիների և եզակի օպտիկական հատկություններով նյութերի ստեղծման համար:

Կարճ ասած

Օրեգոնի համալսարանի ֆիզիկոսները առաջին անգամ մոդելավորել են «կատարյալ ապակին»՝ ամորֆ նյութ՝ զրոյական կոնֆիգուրացիոն էնտրոպիայով, որը մեխանիկորեն իրեն պահում է բյուրեղի պես: Աշխատանքը լուծում է 1948 թվականի Կաուզմանի պարադոքսը: Մոդելը ճանապարհ է հարթում դեպի ապագայի գերամուր ապակիները: