МОСКВА, 5 февраля. /ТАСС/. Российские и итальянские физики существенным образом улучшили понимание свойств металлического водорода при высоких давлениях, для чего они применили созданную ими специализированную систему машинного обучения. Полученные учеными сведения подтвердили, что данная форма водорода ведет себя при высоких давлениях подобно плазме, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
«Используемый подход универсален и подходит для широкого круга задач, где прямые квантовые расчеты слишком громоздки. Однако потенциал необходимо “обучать” под конкретную задачу, собрав статистику расчетов, построенных на базе основополагающих принципов квантовой механики», — пояснил научный сотрудник Университета Л’Акуилы (Италия) Ильнур Саитов, чьи слова приводит Центр научной коммуникации МФТИ.
Как объясняют ученые, водород, простейшее вещество и первый элемент таблицы Менделеева, представляет собой бесцветный и горючий газ или жидкость, которая состоит из молекул из двух атомов водорода. Около 90 лет назад физики предсказали, что водород, если сжать его до сверхвысоких давлений, перейдет в новую фазу, которая будет похожа по своим свойствам на металл.
В таком состоянии молекулы водорода перестанут существовать, а протоны потеряют свои электроны и объединятся в своеобразную кристаллическую решетку. Металлический водород, как показывают теоретические модели, может обладать сверхпроводящими свойствами даже при комнатных или близких к ним температурах, а также рядом других интересных свойств. Ученые давно пытаются понять, при каких условиях возникает металлический водород в лаборатории или в толще массивных природных объектов, таких как планеты-гиганты.
Для получения подобных сведений физики обычно используют квантово-механические расчеты, для проведения которых требуется огромное количество времени и вычислительных ресурсов. Российские ученые разработали подход, который позволяет ускорить проведение этих вычислений без значительного снижения в их точности, для чего исследователи объединили методы машинного обучения и классической молекулярной динамики.
Используя этот подход физики просчитали, как меняется вязкость водорода и его способность к диффузии при сверхвысоких давлениях и больших температурах, что в прошлом не удавалось сделать из-за запредельно высоких затрат вычислительных ресурсов. Также ученые подтвердили, что жидкий водород ведет себя подобно плазме при высоких давлениях, и нашли объяснение тому, почему характерный для него коэффициент диффузии аномальным образом растет при повышении плотности проводящей водородной «жидкости». Все это значительно расширило представления ученых о свойствах металлического водорода.
