Dabar tyrėjai pirmą kartą gali aprašyti elektronų dujų elgesį šiltoje tankioje aplinkoje. Taip bus galima geriau suprasti sintezės procesus, vykstančius žvaigždžių gelmėse ir neribotą švarią energiją tiekiančiuose termobranduolinės sintezės reaktoriuose.
Tyrėjams pagaliau pavyko sumodeliuoti elektronų elgesį didelio tankio ir aukštos temperatūros sąlygomis – panašios sąlygos yra žvaigždžių ir planetų branduoliuose. Nors medžiagų fizines savybes lemiančių ir elektros srovę pernešančių elektronų mūsų Visatoje netrūksta, fizikai anksčiau negalėjo aprašyti, kaip drauge elgiasi daug elektronų – ypač, kur didelis tankis ir aukšta temperatūra. Naujasis tyrimas galės paaiškinti materijos elgesį termobranduolinės sintezės eksperimentuose, ir tuo pačiu padės kurti naują švarios energijos šaltinį.
Londono imperatoriškojo koledžo (Imperial College London – ICL) fizikos fakulteto profesorius Matthew Foulkesas sakė Phys.org: „Dabar pagaliau galėsime atlikti tikslias tiesiogines planetų vidaus simuliacijas, modeliuosime lazeriu intensyviai švitinamus kietuosius kūnus, lazeriu aktyvuojamus katalizatorius ir kitas tankias, šiltas sistemas.“ Jis dar pridūrė, kad „tai – naujos kompiuterių mokslo srities pradžia.“
Nors aprašyti didelio kiekio elektronų elgesį – elektros srovę, varžos ir įtampos veikimą – gan paprasta, mikroskopiniu mastelius elektronų elgesį lemia kvantinės jėgos, todėl jie elgiasi kaip kvantinės mechanikos dujos. Kol nebuvo baigtas šis tyrimas, mokslininkai tegalėjo kurti simuliacijas, aprašančias tokių elektroninių dujų elgesį itin žemoje temperatūroje. Tačiau tokių planetų, kaip Žemė, centre pilna šiltos ir tankios materijos – tokia materija kritiškai svarbi ir termobranduolinės sintezės eksperimentuose.
Naudojant kompiuterinius modeliavimus, naujajame darbe sprendžiamos lygtys, tiksliai aprašančios elektronų dujas. Tad komanda pirmą kartą išsamiai aprašė termodinamines sąveikaujančių elektronų ypatybes šiltoje tankioje materijoje. Kylio universiteto teorinės fizikos profesorius Michaelas Bonitzas sakė: „Šie rezultatai yra pirmieji tikslūs šios srities duomenys, pakelsiantys mūsų supratimą apie materiją itin aukštose temperatūrose į visiškai naują lygį. Be to, pirmą kartą galės būti peržiūrėti ir patobulinti egzistuojantys 40 metų senumo modeliai.“ Išsamiau su tyrimu galima susipažinti žurnalo „Physical Review Letters“ straipsnyje.
