น้ำ (Water)

นักฟิสิกส์ศึกษาพฤติกรรมเฟสของน้ำที่เหนือกว่า

ทีมนักฟิสิกส์จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Livermore ได้ใช้การเรียนรู้ของเครื่องโดยใช้การเรียนรู้ด้วยเครื่อง (machine learning) ซึ่งเป็นขั้นตอนของน้ำที่อะตอมของไฮโดรเจนกลายเป็นของเหลวในขณะที่อะตอมของออกซิเจนยังคงเป็นของแข็งเหมือนบนตะแกรงผลึก โดยมีความละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อน อะตอมของไฮโดรเจนกระจายตัวได้ง่ายระหว่างเฟส superionic และของเหลว อินเทอร์เฟซ superionic liquid-fcc ของระบบน้ำที่มี 20,736 อะตอมที่ 100 GPa และ 3,250 K (บนเส้นโค้งการหลอมเหลว) ถูกแสดง อะตอมออกซิเจนเป็นสีแดงและอะตอมไฮโดรเจนเป็นสีขาว เส้นสีเหลือง สีเขียว และสีน้ำเงินแสดงวิถีของอะตอมไฮโดรเจนสามอะตอมระหว่างการจำลองไดนามิกโมเลกุล 75 ps เครดิตรูปภาพ: Cheng et al., doi: 10.1038/s41567-021-01334-9 น้ำเป็นองค์ประกอบหลักในเสื้อคลุมของดาวยูเรนัสและเนปจูน และเชื่อว่าน้ำเหนือไอออนจะคงตัวที่ระดับความลึกมากกว่าประมาณหนึ่งในสามของรัศมีของดาวเคราะห์ยักษ์น้ำแข็งเหล่านี้ แม้ว่าน้ำ superionic จะได้รับการพิสูจน์เมื่อสามทศวรรษที่แล้ว แต่คุณสมบัติทางแสง (มีความทึบแสงบางส่วน) และตาข่ายออกซิเจนเพิ่งถูกวัดได้อย่างแม่นยำเมื่อไม่นานมานี้ และคุณสมบัติหลายอย่างยังไม่ถูกจดที่แผนที่ การทำความเข้าใจเกี่ยวกับคุณสมบัติของดาวเคราะห์นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อวิทยาศาสตร์ของดาวเคราะห์ แต่เป็นการยากที่จะสำรวจในเชิงทดลองหรือตามทฤษฎี การจำลองทางกลเชิงควอนตัมของน้ำ superionic นั้นจำกัดเวลาการจำลองสั้นๆ และขนาดระบบที่เล็ก ซึ่งนำไปสู่ความไม่แน่นอนที่สำคัญในตำแหน่งของขอบเขตเฟส เช่น เส้นหลอมเหลว ในงานวิจัยชิ้นใหม่ Dr. Sebastien Hamel จาก Lawrence Livermore National Laboratory และเพื่อนร่วมงานได้ก้าวกระโดดในด้านความสามารถในการรักษาขนาดระบบขนาดใหญ่และมาตราส่วนเวลานานโดยใช้เทคนิคการเรียนรู้ด้วยเครื่องเพื่อเรียนรู้ปฏิสัมพันธ์ของอะตอมจากการคำนวณทางกลควอนตัม จากนั้นนักวิจัยได้ใช้ศักยภาพที่เรียนรู้ด้วยเครื่องเพื่อขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุลและช่วยให้สามารถใช้วิธีการสุ่มตัวอย่างพลังงานขั้นสูงเพื่อกำหนดขอบเขตของเฟสได้อย่างแม่นยำ ดร.ฮาเมลกล่าวว่า “เราใช้การเรียนรู้ของเครื่องจักรและวิธีการใช้พลังงานอิสระเพื่อเอาชนะข้อจำกัดของการจำลองเชิงกลของควอนตัม และกำหนดลักษณะการแพร่กระจายของไฮโดรเจน การเปลี่ยนสถานะเหนือไอออน และพฤติกรรมของเฟสของน้ำในสภาวะที่รุนแรง ผู้เขียนพบว่าขอบเขตของเฟส ซึ่งสอดคล้องกับการสังเกตการทดลองที่มีอยู่ ช่วยแก้ไขเศษส่วนของน้ำแข็งที่เป็นฉนวน เฟส superionic ต่างๆ และน้ำของเหลวภายในยักษ์น้ำแข็ง ดร.ฮาเมลกล่าวว่า “ความเข้าใจเชิงปริมาณเกี่ยวกับน้ำเหนือไอออนของเราทำให้กระจ่างในโครงสร้างภายใน วิวัฒนาการ และสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ เช่น ดาวยูเรนัสและเนปจูน และจำนวนดาวเคราะห์นอกระบบน้ำแข็งที่เพิ่มมากขึ้น” การศึกษาได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature Physics _____ B. เฉิงและคณะ พฤติกรรมเฟสของน้ำ superionic ที่สภาวะของดาวเคราะห์ แนท. Phys เผยแพร่ออนไลน์ 23 กันยายน 2564; ดอย: 10.1038/s41567-021-01334-9

  • บ้าน
  • Beverage & Drink
  • กาแฟ (Coffee)
  • ชา (Tea)
  • น้ำ (Water)
  • น้ำนม (Milk)
  • น้ำผลไม้ (Juices)
  • ม็อกเทล (Mocktails)
  • Back to top button