حيث يفقد الألمنيوم سيولته سريع

الأصل: "Location of the liquid-vapor critical point in aluminum"
· Xuyang Long, Kai Luo
arXiv:2604.10561 · 2026-04-12 · CC BY 4.0 · 2 دقيقة
أخيرًا، تم تحديد درجة الحرارة الدقيقة التي يتحول عندها الألمنيوم السائل إلى بخار.

وعاء الألمنيوم على الموقد ينصهر عند 660 درجة مئوية — وهذا يعرفه الجميع. لكن ماذا لو سخّنّا الألمنيوم إلى درجة حرارة أكبر بمئة مرة؟ سيبدأ السائل في الغليان، وهنا تكمن المعضلة: عند أي درجة حرارة بالضبط يحدث ذلك؟ الإجابات في الأوراق العلمية تباينت بنحو 4000 درجة — وكأننا نتجادل حول ما إذا كان الماء يغلي عند 50 أو 350 درجة.

النقطة الحرجة هي الحالة التي يصبح فيها السائل والبخار غير قابلين للتمييز. كما لو أن الماء في الغلاية توقف فجأة عن الفوران وملأ المطبخ بهدوء، مع بقائه ماءً وضبابًا في آن واحد.

قررت مجموعة من الباحثين وضع حد لهذا الاختلاف. بنوا نموذجًا حاسوبيًا تتابع فيه شبكة عصبية، مدرّبة على حسابات كمومية دقيقة، حركة ملايين ذرات الألمنيوم. هذا النموذج كحلواني ماهر يعرف من مجرد النظر إلى العجين متى سيتحول إلى كعكة إسفنجية. أولًا، اختبروا عدة وصفات (يسميها العلماء دوال الكثافة) واختاروا تلك التي تعيد إنتاج الكثافة المعروفة للألمنيوم السائل بأفضل شكل.

بعد ذلك، تم «تسخين» الألمنيوم في المحاكاة بطريقتين. الأولى: تتبعوا درجة الحرارة التي يفقد عندها السائل استقراره ويبدأ تلقائيًا في التفكك إلى قطرات وفقاعات. الثانية: وضعوا السائل والبخار في صندوق افتراضي واحد وراقبوا درجة الحرارة التي تختفي عندها الحدود بينهما. كلا الطريقين أدى إلى النتيجة نفسها: درجة حرارة حرجة تبلغ 6531–6576 كلفن (حوالي 6260–6300 درجة مئوية)، وكثافة 0.637 غرام لكل سنتيمتر مكعب — أي أقل كثافة من الماء بأربع مرات — وضغط يبلغ 1.6 كيلوبار، أي ما يعادل الضغط على عمق 16 كيلومترًا تحت الأرض.

الآن، بعد أن أصبحت النقطة الحرجة معروفة بدقة تصل إلى 50 درجة، سيتمكن المهندسون من حساب القطع واللحام بالليزر للمعادن بدقة أكبر، وسيتمكن علماء الكواكب من نمذجة سلوك المعادن في أعماق العوالم البعيدة، حيث تصل الضغوط ودرجات الحرارة إلى قيم قصوى.

درجة الحرارة الحرجة للألمنيوم أعلى بنحو ست مرات من درجة حرارة سطح الشمس.

في رواية آرثر كلارك «موعد مع راما»، تمتلك السفينة الفضائية الغريبة غلافًا معدنيًا قادرًا على تحمل درجات حرارة قصوى — حسابات النقاط الحرجة للمعادن قد تساعد في فهم مدى واقعية ذلك.

العلماء
Rudolf ClausiusJames Clerk MaxwellLudwig BoltzmannCecilia Payne-GaposchkinEmmy NoetherAlbert Einstein
المفاهيم
درجة حرارة الهيليوم السائل النقطة الحرجة درجة حرارة النيتروجين السائل الصفر المطلق نقطة انصهار ميلي كلفن بقعة ساخنة سيلسيوس ذرة الروبيديوم ألومنيوم كلفن تنجستن بخار الروبيديوم توازن حراري ثابت الغاز الموليبدينوم تبخر عمر النصف كتلة حرجة فاصل المصداقية