新发现！国防科技大学在高温高压极端条件下氢氦相分离研究中取得理论突破

文摘 2024-10-24 19:11 湖南

研究极端条件下的氢氦混合物特性及动力学行为是揭示生命起源、宇宙演化的重要基础，也是惯性约束聚变、武器库存与爆炸毁伤等国家战略的重要支撑。以气态巨行星如木星和土星为背景，氢氦不混溶性是行星物理中的关键参数，其相分离边界对精准评估行星的结构和演化至关重要。

近日，国防科技大学理学院戴佳钰教授团队通过机器学习加速分子动力学模拟，揭示了在木星和土星内部极端温度和压力条件下氢氦混合物的相分离行为。

研究团队针对混合体系发展了宽温压区间机器学习势函数，结合条件概率方法与基于Jarzynski不等式的非平衡自由能计算手段，给出了第一性原理精度的H/He分层热力学相图，得到了木星和土星内部氦雨分布区域半径，显著修正了原有的行星模型，为解释木星和土星大气中氦含量的降低提供了新视角。

气巨行星内部发生氢氦相分离热力学相图及形成氦雨区域示意图

此研究成果以“木星和土星条件下氢-氦相分离的理论证据”（Theoretical evidence of H-He demixing under Jupiter and Saturn conditions）为题，发表于国际权威期刊《Nature Communications》（DOI:10.1038/s41467-024-52868-4）。

近年来，团队在人工智能融合科学计算上发展了系列方法，为揭示高温高压复杂环境下物质的物态物性研究提供了有力工具，也为冲击、准等熵等动态加载过程的精确描述提供了直接支撑。团队在极端条件物质科学领域取得了一系列重要研究成果，以国防科技大学为第一单位在Nature Communications、Physical Review Letters等国际权威期刊发表论文90余篇。

来源丨国防科大公众号

作者 | 康冬冬李永强

编辑 | 许鑫

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