თხევადი, მყარი და აირადი. ეს ის სამი აგრეგატული მდგომარეობაა, რომლის შესახებაც სკოლაში ყველა ჩვენგანი სწავლობს. თუმცა, ფიზიკოსებს აღმოჩენილი აქვთ ნივთიერებების უფრო ეგზოტიკური და იშვიათი მდგომარეობებიც, რომლებიც მხოლოდ ექსტრემალური ტემპერატურებისა და წნევის ქვეშ გვხვდება.

მეცნიერება ამჟამად ხელოვნური ინტელექტი გამოიყენეს, რათა ნივთიერების კიდევ ერთი ახალი აგრეგატული მდგომარეობის არსებობა დაედასტურებინათ, რომელში ყოფნის დროსაც კალიუმის ატომები ერთროულად თხევადი და მყარი ნივთიერებებისათვის დამახასიათებელ თვისებებს ამჟღავნებენ.

თუ ამ ნივთიერების მოქაჩვას შეეცდებოდით, ის ალბათ მყარ ნივთიერებას ემსგავსებოდა, რომელიც კვალად თხევად, გამდნარ კალიუმს ტოვებს, რომელიც საბოლოოდ ბოლომდე დნება.

"ეს ფოროვანი, ღრუბლის მსგავსი ობიექტის ხელში ჭერის მსგავსი იქნება, რომელსაც წყალი გასდის, ოღონდ ამ შემთხვევაში თავად ეს ფოროვანი ნივთიერებაც წყლისგანაა დამზადებული", - აცხადებს კვლევის თანაავტორი და ედინბურგის უნივრესიტეტის ფიზიკოსი ანდრეას ჰერმანი.

ამ უცნაურ აგრეგატულ მდგომარეობაში კალიუმი შესაძლოა დედამიწის მანტიაში არსებობდეს, თუმცა, კალიუმი, როგორც წესი, სუფთა ფორმით არ გვხვდება, ანუ ის თითქმის ყოველთვის ნაერთების სახით არსებობს.

მეცნიერების მიერ გამოყენებული ალგორითმით ასევე შეიძლება დადგინდეს, თუ როგორ იქცევიან სხვა ელემენტები ასეთი ექსტრემალური პირობების ქვეშ.

კალიუმის მსგავსი მეტალებს მიკროსკოპულ დონეზე თუ დავაკვირდებით, საკმაოდ მარტივ და ცალსახა სურათს დავინახავთ. ამ ელემენტის ატომები ერთმანეთთან მოწესრიგებული რიგების სახითაა შეერთებული, რომლებიც სითბოსა და ელექტროენერგიას კარგად ატარებს.

დიდი ხნის განმავლობაში მეცნიერებს მიაჩნდათ, რომ იმის წინასწარ ვარაუდი, თუ როგორ შეიცვლებოდა კრისტალური სტრუქტურები მაღალი წნევის ქვეშ ადვილი იყო, თუმცა ეს ასე არ აღმოჩნდა.

დაახლოებით 15 წლის წინ მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ნატრიუმი მაღალი წნევის ქვეშ უცნაურ თვისებებს ავლენდა. თუ ნატრიუმის ბლოკს მოვათავსებთ წნევის ქვეშ, რომელიც დედამიწის ზედაპირზე არსებულს 20 000-ჯერ აღემატება, ვერცხლისფერი ნატრიუმი გამჭვირვალე ხდება და ის ელექტროენერგიას აღარ ატარებს. რენტგენული სხივების გამოყენებით მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ამ დროს ნატრიუმის მარტივი სტრუქტურა ბევრად უფრო კომპლექსური ხდებოდა.

მსგავსი მდგომარეობა გვაქვს კალიუმის შემთხვევაშიც. როდესაც ამ ელემენტს მაღალი წნევის ქვეშ ვათავსებთ მისი ატომები რთულ სტრუქტურას ქმნიან — მიიღება ხუთი ცილინდრული ტუბი, რომელიც X-ის ფორმას ქმნის.

"ამ დროს, კალიუმის ატომები როგორღაც ორ მსუბუქად დაკავშირებულ ბადოვან სტრუქტურად იყოფიან", - აცხადებს ჰერმანი.

თუმცა, როდესაც მეცნიერები ტემეპრატურას კიდევ უფრო უმატებდნენ, ეს ცილინდრული ტუბები ქრებოდა.

ჰერმანმა კოლეგებთან ერთად გადაწყვიტა, რომ ამ საკითხის ამოსახსნელად ხელოვნური ინტელექტი გამოეყენებინა, რომელიც მათ კალიუმის ატომების პატარა ჯგუფებზე დაკვირვებით გაწრთვნეს. ნეირულმა ქსელმა კალიუმის ატომებზე დაკვირვების შედეგად კვანტური ფიზიკის კანონები ისწავლა, რის შემდეგაც მან ათიათასობით კალიუმის ატომის ქცევის სიმულირება შეძლო.

ალგორითმმა დაადასტურა, რომ როდესაც წნევა 20 000-დან 40 000 ფიზიკურ ატმოსფერომდეა, ხოლო ტემპერატურა კი 126-დან 526 ცელსიუსამდე, კალიუმი განსაკუთრებულ მდგომარეობაში გადადის, რა დროსაც მასში არსებული ატომების ნაწილი თხევადი ხდება, ნაწილი კი მყარ მდგომარეობას ინარჩუნებს.

ეს პირველი შემთხვევაა, როდესაც მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ ეს მდგომარეობა რომელიმე ელემენტისათვის თერმოდინამიკურად სტაბილური შეიძლება იყოს.

მეცნიერი მარიუს მილო, რომელიც ლორენს ლივერმურის ეროვნულ ლაბორატორიაში ელემენტებს ექსტრემალური პირობების ქვეშ აკვირდება აცხადებს, რომ ამ ალგორითმის გამოყენება სხვა ნივთიერებების სიმულირებისთვისაც შეიძლება.

"სამყაროში არსებული მატერიის უმეტესობა მაღალი წნევისა და ტემპერატურის ქვეშ იმყოფება. მაგალითად, ელემენტები ვარსკვლავებსა და პლანეტებში", - აცხადებს ის.

ახლა, როდესაც კალიუმის ეს უჩვეულო თვისება დადასტურდა, ეს აღმოჩენა უცნაური აგრეგატული მდგომარეობების მცირერიცხოვან სიას მიემატება, რომელიც ასე გამოიყურება.

პლაზმა: გაცხელებული აირის მდგომარეობა, რა დროსაც ატომის ბირთვი ელექტრონებს სცილდება. ამ დროს მათ შეუძლიათ წარმოქმნან მაგნიტური და ელექრული ძალები, ისევე როგორც, მოექცნენ მათი გავლენის ქვეშ.

ბოზე-აინშტაინის კონდენსატი: ეს მდგომარეობა მხოლოდ მაშინ მიიღწევა, როდესაც ტემპერატურა აბსოლუტურ ნულს უახლოვდება, ამ დროს ნივთიერებაში არსებული ატომები თითქოს ერთ ნაწილაკად იქცევიან.

ზეგამტარი: მდგომარეობა, რომელიც გარკვეული მეტალების დაბალ ტემპერატურაზე გაციებით მიიღება, ამ დროს მათში ელექტროენერგიას მოძრაობა ყოველგვარი წინააღმდეგობის გარეშე შეუძლია.

სუპერსითხე: ამ დროს სითხის გაციება თითქმის აბსოლუტურ ნულამდე ხდება, ამ დროს მას გადაადგილება ხახუნის გარეშე შეუძლია. ასეთი სითხე კონტეინერების კიდეეზე ცოცდება და გადმოდის, მანამ სანამ კონტეინერში და მის გარეთ სითხე არ გათანაბრდება.

დეგენერირებული მატერია: გვხვდება მხოლოდ უკიდურესად მაღალი წნევის ქვეშ თეთრ ჯუჯებსა და ნეიტრონულ ვარსკვლავებში .

კვარკ-გლუონური პლაზმა: მდგომარეობა, როდესაც პროტონები და ნეიტრონები კვარკებად იშლებიან, რომლებსაც ძლიერი ურთიერთქმედების გადამტან გლუონებთან ერთად მოძრაობა თავისუფლად შეუძლიათ.