Является ли стекло истинно твердым телом?

Прекратит ли стекло когда-либо течь? Исследователи из Университета Бристоля и Университета Киото объединили компьютерное моделирование и теорию информации, первоначально изобретенную для телефонной связи и криптографии, чтобы ответить на этот загадочный вопрос.

Наблюдая работу стеклодува, мы можем ясно видеть жидкий характер горячего стекла. Однако после того как стекло остынет до комнатной температуры, оно становится твердым, и мы можем налить вино в бокал или сделать из него оконные стекла.

На микроскопической шкале затвердевание означает, что молекулы образовали кристаллическую структуру. И все же, если смотреть под микроскопом, то можно увидеть, что стекло продолжает течь, хотя и крайне медленно: так медленно, что пройдет более 10 миллионов лет, пока это станет заметным на оконном стекле.

Эта головоломка для материала, который кажется твердым для любого наблюдателя, но под микроскопом показывает текучесть, стара. И даже с помощью современных суперкомпьютеров не представляется возможным проверить при моделировании, перестанет ли стекло когда-либо течь.

Чтобы ответить на вопрос, что происходит при очень низкой температуре и станет ли весь материал действительно твердым, исследователи из Бристольской школы физики, химии и математики во главе с док. Пэдди Ройалл (Paddy Royall) и док. Кэролин Визнер (Karoline Wiesner) объединились с проф. Реичи Ямамото (Ryoichi Yamamoto) из Киотского университета.

Исследователи обнаружили, что размеры твердоподобных областей материала возрастают с течением времени, и что атомы в этих областях образуют геометрическую форму, подобную икосаэдру. Такие икосаэдральные конфигурации были предсказаны в 1952 г. сэром Чарльзом Фрэнком (Charles Frank) в Физической лаборатории Генри Уиллса Бристольского университета.

«Теория информации дает нам математические инструменты для выявления и количественной оценки движения атомов, которые, как оказалось, двигаются так, как если бы они оказывали влияние друг на друга», - сказала д-р Визнер.

Д-р Ройалл добавил: «Мы обнаружили, что размер твердых областей икосаэдров не будет существенно расти, пока они не станут больше жидких областей, и тогда стекло становится истинно твердым телом».