Прошло исследование ученых: идет странное сжатие плутония при сильном нагреве

В мире материаловедения дельта-плутоний давно считался загадкой: вместо обычного расширения при нагреве этот металл начинает сжиматься. Такое поведение противоречит привычным физическим закономерностям и долгое время оставалось необъяснимым.

Специалисты Ливерморской национальной лаборатории представили модель, которая воспроизводит и объясняет это аномальное явление. В основе подхода лежит расчёт свободной энергии — ключевого параметра, определяющего состояние вещества. Исследователи отмечают, что электронная структура плутония крайне сложная: на неё влияют магнетизм, релятивистские эффекты и особенности кристаллической решётки. Новая теория впервые включает температурные магнитные флуктуации, и именно их учёт позволил получить результаты, совпадающие с экспериментами.

Разработанная методика может быть полезна не только для изучения плутония. Модель динамического магнетизма подходит и для анализа железа и его сплавов, что важно для геофизики и улучшения вычислительных моделей земного ядра. Тем самым работа американских учёных даёт вклад в развитие фундаментального материаловедения.

Практическая значимость исследования выходит далеко за рамки теории. Точное понимание свойств плутония важно для безопасного хранения и транспортировки ядерных материалов, а также для моделирования процессов старения боезарядов и топлива. Надёжные компьютерные симуляции позволяют точнее прогнозировать поведение материалов, что напрямую связано с вопросами безопасности и разработкой новых сплавов.

Авторы подчёркивают, что их модель пока описывает только идеальный кристалл дельта-плутония. В реальных образцах присутствуют примеси, дефекты и границы зёрен, что меняет поведение материала. Следующий шаг — проверить, как теория работает при учёте микроструктуры, чтобы использовать её для решения инженерных задач, например оценки деформаций в конструкционных элементах.