ELEKTRONŲ ELGESIO MODELIAVIMAS

Tyrėjams pagaliau pavyko sumodeliuoti elektronų elgesį esant didžiuliam tankiui ir temperatūrai – panašios sąlygos yra žvaigždžių ir planetų branduoliuose. Nors medžiagų fizines savybes lemiančių ir elektros srovę pernešančių elektronų mūsų visatoje netrūksta, fizikai anksčiau negalėjo aprašyti, kaip drauge elgiasi daug elektronų — ypač, kur didelis tankis ir aukšta temperatūra. Naujasis tyrimas galės paaiškinti materijos elgesį termobranduolinės sintezės eksperimentuose, ir tuo pačiu padės kurti naują švarios energijos šaltinį.Londono imperatoriškojo koledžo (Imperial College London – ICL) fizikos departamento profesorius Matthew Foulkes sakė Phys.org: „Dabar pagaliau galėsime atlikti tikslias tiesiogines planetų vidaus simuliacijas; lazeriu intensyviai švitinamus kietuosius kūnus; lazeriu aktyvuojamus katalizatorius; ir kitas tankias šiltas sistemas.“ Jis da pridūrė, kad „tai – naujos kompiuterių mokslo srities pradžia.“Nors aprašyti didelio mastelio elektronų elgesį — elektros srovė, varžos ir įtampos veikimą — gan paprasta, mikroskopiniu mastelius elektronų elgesį lemia kvantinės jėgos, todėl jie elgiasi kaip kvantinės mechanikos dujos. Kol nebuvo baigtas šis tyrimas, mokslininkai tegalėjo kurti simuliacijas, aprašančias tokių elektroninių dujų elgesį itin žemoje temperatūroje. Tačiau tokių planetų, kaip Žemė, centre pilna šiltos ir tankios materijos — tokia materija kritiškai svarbi ir termobranduolinės sintezės eksperimentuose.

Naudojant kompiuterinę simuliaciją, naujajame darbe sprendžiamos lygtys, tiksliai aprašančios elektronų dujas. Tad komanda pirmą kartą išsamiai aprašė termodinamines sąveikaujančių elektronų ypatybes šiltoje tankioje materijoje. Kylio universiteto teorinės fizikos profesorius Michaelas Bonitzas sakė Phys.org: „Šie rezultatai yra pirmieji tikslūs šios srities duomenys, pakelsiantys mūsų supratimą apie materiją itin aukštose temperatūrose į visiškai naują lygį. O be to, pirmą kartą galės būti peržiūrėti ir patobulinti egzistuojantys 40 metų senumo modeliai.“Nuorodos: Phys, Physical Review Letters