Искусственный интеллект помог исследовать свойства флюида водорода при высоких давлениях
Научное сообщество совершило прорыв в изучении поведения проводящего флюида водорода под воздействием высокого давления, установив его сходство с плазмой. Это открытие открывает новые горизонты для исследований термоядерного синтеза, сверхпроводимости и углубляет наше понимание структуры планет-гигантов.
Группа талантливых физиков успешно исследовала уникальный процесс преобразования флюида водорода из молекулярной фазы в проводящую. Важным толчком стало открытие 2020 года, когда теоретические расчеты выявили необычное усиление диффузии водорода при высоком давлении. Традиционные методы исследования оказались недостаточно эффективными для определения важнейших параметров, а стандартные квантовые вычисления требовали колоссальных ресурсов. Инновационное решение нашлось в синергии машинного обучения и классической молекулярной динамики, что позволило достичь впечатляющих результатов в изучении динамических характеристик водородного флюида.
Инновационный прорыв в исследовании стал возможен благодаря созданию уникального межатомного потенциала. Вячеслав Лукьянчук, перспективный исследователь из МФТИ, поделился деталями: «Мы разработали DeepMD-потенциал, основанный на обширной базе квантовых расчетов. Наш коллега Николай Щелкачев применил метод активного обучения для оптимизации точности модели, что позволило значительно ускорить процесс вычислений при сохранении высокой точности результатов».
Созданный потенциал произвел революцию в области квантовых вычислений, многократно ускорив обработку данных для масштабных систем. Впервые удалось провести расчет вязкости плотного разогретого водородного флюида — задачу, ранее считавшуюся практически невыполнимой. Исследование показало fascinating динамику изменения вязкости: значительный рост при фазовом переходе с последующим снижением при увеличении плотности, что удивительным образом напоминает поведение щелочных металлов.
Гинтарас Гляудялис, талантливый студент МФТИ, подтвердил эти захватывающие результаты, а Николай Кондратюк, руководитель Центра вычислительной физики, анонсировал дальнейшие исследования аналогии между поведением водородного флюида и щелочных расплавов при высоких давлениях.
Исследование убедительно доказало существование фазового перехода первого рода в жидком водороде, сопровождающегося значительными изменениями физических параметров. Особенно впечатляющим оказалось увеличение коэффициента диффузии при температурах 700-900 К, обусловленное повышенной мобильностью атомов при распаде молекул водорода. Достоверность результатов подтверждается их соответствием теоретическим предсказаниям и экспериментальным данным.
Ильнур Саитов из Университета Л’Акуилы подчеркнул универсальность разработанного метода для решения сложных квантово-механических задач, отметив необходимость специальной настройки потенциала под конкретные исследования.
Николай Кондратюк раскрыл амбициозные планы дальнейшего совершенствования модели, включающие учет квантовых ядерных эффектов, расширение статистической базы и применение методики к различным водородсодержащим системам.
В этом прорывном исследовании объединили усилия ведущие научные центры: МФТИ, ОИВТ РАН, ИФВД РАН, Университет Л’Акуилы и НИУ ВШЭ.
Материал подготовлен пресс-службой МФТИ на основе научной публикации.
Источник: www.kommersant.ru
