Механическая головоломка, которой 50 лет, решена: 2D и 3D-размерные жидкости имеют разные свойства

Механическая головоломка, которой 50 лет, решена: 2D и 3D-размерные жидкости имеют разные свойства

Физики решили головоломку, которой как минимум 50 лет. Они смогли доказать, что двухмерные и трехмерные жидкости имеют принципиальные различия динамических свойств. К такому выводу пришли специалисты Наньянгского технологического университета. Загадка статистической механики решена международной командой исследователей.

Регулярно они используют двухмерные эксперименты и симуляции для представления трехмерных жидкостей, объясняя это тем, что для простоты тестов легче использовать двухмерные жидкости. Ученые поставили перед собой задачу понять «тепловое движение» атомов в 2D и 3D жидкостях.


Для этого было использовано компьютерное моделирование, которое показало: в формате 2D жидкости способны перемещаться на отдаленные расстояния, при этом теряются их исходные положения. Это приводит к коллективному движению атомов. Оно подобно тому, что характерно исключительно для твердых тел — так ранее считали ученые.

Чтобы подтвердить свои выводы, ученые провели ряд экспериментов, выяснив пути движения коллоидных частиц под микроскопом. В трехмерных жидкостях они имеют броуновское движение, то есть случайное. Но в в двухмерном движение частиц происходит по определенным «маршрутам», как и в твердых телах.

Доказательство фундаментальной разницы между двумерными и трехмерными жидкостями стало новым открытием. Оно показывает, что двухмерные и трехмерные жидкости представляют собой не просто разные варианты, но и принципиально различные виды материи.