Problem koji je vekovima mučio fizičare širom sveta napokon se pokrenuo ka rešenju. Priroda stakla bunila je naučnike godinama, ali sada istraživač sa Kvin Meri – Univerziteta u Londonu (Queen Mary – University of London) ima novu teoriju koja će ponovo rasplamsati raspravu o staklu.
Staklo stoji na nepoznatoj teritoriji klasifikacije, negde između toga da bude tečno i čvrsto. Njegovi molekuli su izmešani nasumično, slično tečnosti, ali se kreću znatno sporije, do te mere sporo da skoro da se uopšte i ne kreću, slično stanju čvrstih tela. Mnogi teoretičari su tvrdili da staklo mora ući u prelaznu fazu u nekom momentu kao što to voda čini menjajući svoje stanje iz tečnog u kristalno čvrst led.
Dr Kostja Tračenko
Dr Kostja Tračenko (Kostya Trachenko) sa Odseka fizike na Kvin Meri (Queen Mary’s Departement of Physics), zajedno sa saradnikom prof. Vadimom Bražkinom (Vadim Brazhkin) sa Ruske akademije nauka, dao je novo viđenje ovog problema fizike i tvrdi da je staklo tečnost bez ikakve prelazne faze.
"Teško je razmišljati o staklu kao o tečnosti kada pokazuje sve osobine čvrstog tela – čvrsto je i razbija se kada se slomi", kaže dr Tračenko. "Međutim, suprotno onome što se ranije mislilo, smatramo da se staklo ne razlikuje od tečnosti iz perspektive fizike, po čemu su razlike između stakla i tečnosti samo kvantitativne, ali ne i kvalitativne."
"Kada se materija, kao gas, tečnost ili čvrsta, menja između različitih faza, njena svojstva se bitno menjaju. Slična važna promena, skok toplotnog kapaciteta takođe se dešava i tokom tranzicije tečnog stakla menjanja tečnog stakla zbog čega su fizičari mislili da postoji neka vrsta prelazne faze između tečne faze i staklene faze. Međutim, ne postoje dokazi kojima bi se podržalo postojanje posebne staklene faze: znamo da su staklo i tečnost skoro identični po pitanju strukture. To je bila ova jednostavna, ali istrajna kontroverza koja je bila u srži problema promene stakla. Ono što smo pokazali jeste da ne treba da pretpostavimo novu fazu ili neku vrstu prelazne faze da bismo objasnili skok toplotnog kapaciteta. Umesto toga, sama činjenica da tečnost prestaje da teče u toku eksperimentalnog vremena mora dovesti do skoka toplotnog kapaciteta, kao do promene drugih važnih osobina kao što je elastičnost i toplotno širenje. Ovo, u suštini, predstavlja naš nov i jednostavan predlog rešenja ovog dugotrajnog problema u fizici."
"Primećeno je da je staklo u starim, srednjovekovnim crkvama deblje pri dnu, i pretpostavilo se da je ovo zato što staklo teče tokom vremena. Ovo objašnjenje možda nije tačno sa kvantitativne tačke gledanja jer nekoliko vekova nije dovoljno vremena da bi staklo teklo. Zaista, u našem radu smo pokazali da bi trebalo možda više od starosti Univerzuma da bi neko staklo poteklo. Međutim, kvalitativna ideja je tačna: svako staklo je samo tečnost koja sporo teče sa fizičke tačke gledanja."
Dr Tračenko poredi teoriju o staklu kao tečnosti sa onom o teru kamenog uglja, ime koje je dato čvrstoj supstanci nalik katranu. On navodi eksperiment u Australiji gde je ter (u ovom slučaju bitumen), bio stavljen u levak 1927. godine da bi se videlo da li će kapati.
"Ter, na sobnoj temperaturi, jeste sličan staklu po tome što se razbija kada se polomi čekićem", kaže dr Tračenko. "Eksperiment sa terom, koji još uvek traje, pokazuje da on zapravo kaplje svakih deset godina ili približno tom periodu. Naša teorija kaže da bi toplotni kapacitet tera i druge njegove osobine pokazale promenu ako bi uporedili podatke sa visoke i sobne temperature u toku samo kratkog vremena (recimo sati), u toku kojih ter na sobnoj temperaturi ne teče. Sa druge strane, ako izvršite ista merenja nakon deset godina sistem toplotnog kapaciteta i druga svojstva neće se promeniti jer naizgled čvrst ter na sobnoj temperaturi postaje tekuća tečnost."
"Priroda je često veoma ekonomična sa svojim zakonima. Otkrivanje ove ekonomije i naglašavanje jednostavnosti jeste krajnji cilj fizičara. Ovo može biti teško, ali mi smo bili uzbuđeni što smo došli do rešenja ovog problema. Kada smo otkrili kako staklo funkcioniše, bili smo prilično zapanjeni tom jednostavnošću."
Dr Tračenko je uzbuđen što će nova teorija moći da se koristi u objašnjavanju drugih dinamičkih sistema koje se ne podvrgavaju očiglednoj fazi promena, ali ipak pokazuju suštinsko menjanje svojstva kada prestanu da teku u toku eksperimentalnog vremena."
Dr Tračenko i njegov saradnik prof. Bražkin objavili su svoje nalaze u magazinu za fiziku Physical Review B.
Linkovi:
- Kostya Trachenko
- School of Physics and Astronmy - Queen Mary University of London
- Naučni članak K. Trachenko, V.V. Brazhkin, Heat capacity at the glass transition, American Physical Society, 2011 (mogućnost kupovine PDF)
- Časopis Physical Review B
Povezani tekst sa portala Gradjevinarstvo.rs:
