Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физики изучили свойства флюида водорода при высоких давлениях при помощи машинного обучения
Ученые подтвердили, что поведение проводящего флюида водорода при высоких давлениях подобно плазме. Понимание поведения водорода в критических условиях необходимо для исследований в области термоядерного синтеза, сверхпроводимости и получения представлений об устройстве планет-гигантов.
Работа опубликована в The Journal of Chemical Physics. Физики поставили перед собой задачу определить природу фазового перехода флюида водорода из молекулярной фазы в проводящую (металлическую). В 2020 году из теоретико-вычислительных работ стало известно, что при высоком давлении у водорода наблюдается аномальный рост диффузии. Однако из экспериментальных данных не получается определить коэффициенты диффузии и вязкости. А прямые ab initio расчеты затратны по вычислительным ресурсам и времени. Поэтому исследователи решили применить комбинацию методов машинного обучения и классической молекулярной динамики. Такой подход позволил получить точность ab initio расчетов и изучить динамические свойства флюида водорода в больших моделях.
«Для построения межатомного потенциала мы собрали данные ab initio расчетов: энергии и силы для разных конфигураций систем при различных температурах и плотностях. Наш соавтор Николай Щелкачев (ИФВД РАН) в режиме активного обучения отобрал конфигурации с наибольшей ошибкой предсказания и к ним провел дополнительные расчеты для улучшения точности модели. На выходе у нас получился DeepMD-потенциал — функция энергии системы от координат всех атомов. Он воспроизводит результаты ab initio расчетов, но значительно быстрее», — объяснил Вячеслав Лукьянчук, младший научный сотрудник Центра вычислительной физики, ассистент кафедры вычислительной физики МФТИ.
Разработанный потенциал сохраняет точность квантовых расчетов и на порядки ускоряет вычисления для большого числа частиц. Также он предоставляет данные о колебательных спектрах, коэффициентах диффузии и вязкостях в диапазонах температур и плотностей. С его помощью ученые впервые рассчитали вязкость плотного разогретого флюида водорода, что ранее было недоступно из-за больших затрат вычислительных ресурсов. Оказалось, что она значительно увеличивается при фазовом переходе, а затем снижается с дальнейшим ростом плотности. Это все соответствует тенденциям, наблюдаемым в щелочных металлах, таких как литий.
«По данным наших расчетов оказалось, что при фазовом переходе вязкость флюида водорода значительно увеличивается, а затем спадает с дальнейшим ростом плотности», — рассказал Гинтарас Гляудялис, студент четвертого курса ЛФИ МФТИ.
«Мы разрабатываем идею о том, что вязкость флюида водорода при высоких давлениях может вести себя так же, как и у щелочных расплавов. Это будет проверено в наших будущих исследованиях», — рассказал Николай Кондратюк, исполнительный директор Центра вычислительной физики МФТИ.
Расчет подтверждает существование фазового перехода первого рода в жидком водороде, сопровождающегося резким изменением плотности, диффузии и вязкости. Результаты показывают значительное увеличение коэффициента диффузии при температурах 700, 800 и 900 К и соответствующих им плотностей фазового перехода. Такие изменение связаны с увеличением подвижности атомов, вызванное диссоциацией молекул водорода. Полученная картина сравнивалась с исследованиями теории функционала плотности и экспериментальными данными. Они демонстрируют согласованность, подтверждая эффективность разработанного потенциала для моделирования флюида водорода.
«Используемый подход универсален и подходит для широкого круга задач, где прямые квантовые расчеты слишком громоздки. Однако потенциал необходимо «обучать» под конкретную задачу, собрав статистику ab initio расчетов», — комментирует Ильнур Саитов, сотрудник Университета Л’Акуилы.
«Мы планируем дальнейшее совершенствование модели, а именно: учет квантовых ядерных эффектов, добавление большей статистики в обучающую выборку, расчет для изотопов водорода и применение аналогичного подхода к другим водородсодержащим системам», — подытоживает Николай Кондратюк.
В работе участвовали ученые из МФТИ, Объединенного института высоких температур РАН, Института физики высоких давлений РАН, Университета Л’Акуилы (Италия), НИУ ВШЭ.
Telegram 
Дзен 
VK Илон Маск накинулся на Трампа за отказ от сокращения госрасходов, считая, что это ведет Америку к банкротству. А еще он заявил, что без него тот и к власти бы не пришел. В ответ Трамп предложил сократить госрасходы, лишив Маска всех контрактов. Между тем, именно контракты с ним — основа возвращения американцев на Луну в 2027-2028 годах. Что будет, если американский президент действительно решится на расторжение контрактов? И как это отразится на множественных полетах Starship к Марсу в 2020-х? Как ни странно, оба эти вопроса плотно затрагивают происходящее в нашей стране.
Удаленные промышленные объекты и метеостанции в условиях Крайнего Севера или Дальнего Востока требуют автономного энергоснабжения. Вместо традиционных двигателей их оснащают установками, преобразующими химическую энергию топлива (водорода, метана, биогаза) в электричество и тепло через электрохимические реакции с помощью твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ). Эти конструкции со специальными керамическими ячейками работают без сжигания топлива, что повышает их эффективность и экологичность. Ученые ПНИПУ разработали компактный высокотемпературный блок для ТОТЭ. Испытания показали, что он перерабатывает метан на 96%, подтверждая работоспособность системы.
Среди побочных эффектов семаглутида — действующего вещества таких препаратов, как «Оземпик», «Ребелсас» и «Вегови» — чаще всего встречаются тошнота и рвота. Но поскольку ранее авторы двух научных исследований связали применение семаглутида с потерей зрения, внимание на проблему обратил Регулятор ЕС.
Как насекомое весом в несколько миллиграммов чувствует мир под ногами? Ученые выяснили, что комнатные мухи использовали особые сенсоры в лапках для точного определения силы и ее динамики. Исследование не только пролило свет на биомеханику насекомых, но и поможет в разработке нового поколения роботов.
Илон Маск накинулся на Трампа за отказ от сокращения госрасходов, считая, что это ведет Америку к банкротству. А еще он заявил, что без него тот и к власти бы не пришел. В ответ Трамп предложил сократить госрасходы, лишив Маска всех контрактов. Между тем, именно контракты с ним — основа возвращения американцев на Луну в 2027-2028 годах. Что будет, если американский президент действительно решится на расторжение контрактов? И как это отразится на множественных полетах Starship к Марсу в 2020-х? Как ни странно, оба эти вопроса плотно затрагивают происходящее в нашей стране.
Удаленные промышленные объекты и метеостанции в условиях Крайнего Севера или Дальнего Востока требуют автономного энергоснабжения. Вместо традиционных двигателей их оснащают установками, преобразующими химическую энергию топлива (водорода, метана, биогаза) в электричество и тепло через электрохимические реакции с помощью твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ). Эти конструкции со специальными керамическими ячейками работают без сжигания топлива, что повышает их эффективность и экологичность. Ученые ПНИПУ разработали компактный высокотемпературный блок для ТОТЭ. Испытания показали, что он перерабатывает метан на 96%, подтверждая работоспособность системы.
Вид антилоп, с ледникового периода привыкший к массовым миграциям, пытается вернуться в свой исторический ареал, когда-то достигавший Днепра. Однако их нетипичные для травоядных привычки вызывают сильнейшее отторжение у сельских жителей, предлагающих массово уничтожать их с воздуха. С экологической точки зрения возвращение этих животных весьма желательно, но как примирить их с фермерами — неясно.
Недавно вышел второй сезон сериала «Одни из нас» (TheLastofUs), созданного по сюжету популярнейшей видеоигры. Ученые Пермского Политеха решили разобраться, насколько реален сценарий грибной пандемии, превращающей людей зомби? Чем живет кордицепс и как он «ищет» своих жертв, действительно ли паразит способен эволюционировать настолько, чтобы поражать человеческий организм и подчинять себе его волю, был бы у людей шанс выжить, какие грибы уже поселились в наших телах и выручит ли нас иммунитет, сформированный тысячелетиями.
Казахстанский Алматы — город контрастов, где горы соседствуют с урбанистическими пейзажами, а бизнес-центры — с историческими кварталами. Неизменным остается одно — пробки. Ежедневно сюда приезжает более 700 тысяч автомобилей из пригородов, при этом в самом мегаполисе зарегистрировано порядка 600 тысяч транспортных средств. В результате по улицам ежедневно движется более миллиона транспортных средств.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно